Roboter schließen sich der Batterie an und recyceln die Armee, sicherer als künstliche Demontage

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Soláthraí Stáisiún Cumhachta Inaistrithe

Forscher des US Energy Oak Ridge National Laboratory haben ein robotergestütztes Demontagesystem für Altbatterien aus Elektrofahrzeugen entwickelt, das wichtige Materialien zurückgewinnt, erneuert und wiederverwendet und gleichzeitig die Menge an Giftmüll reduziert. Angesichts der zunehmenden Verbreitung von Elektroautos in den nächsten 20 Jahren stellt sich die Frage, wie sich das Problem der großen Lithium-Ionen-Akkus, die die Fahrzeuge mit Strom versorgen, lösen lässt. Die Ingenieure des ORNL haben demonstriert, dass Roboter die Demontage beschleunigen können, sodass Arbeiter diesen Vorgang selbst durchführen und die Produktion dadurch erheblich verbessert wird.

Timmcintyre, Chefforscher für Elektrifizierung und Energieinfrastruktur des ORNL, sagte, nur ein kleiner Teil der Lithium-Ionen-Autobatterien werde recycelt und die meisten Recyclingprozesse seien nicht automatisiert. Unabhängig davon, ob der Recycler lediglich das Außengehäuse durchgehen möchte, um die Batterie zu kontaktieren und die Verschleißteile zu ersetzen, wird der Batteriehaufen vollständig recycelt, um Kobalt, Lithium, Metallfolie und andere Materialien zurückzugewinnen. Der erste Schritt besteht in der Diagnose der Batterie, um sie sicher und effizient handhaben und zerlegen zu können. McINTyre sagte: „Wenn der Roboter mit unserem System den Batteriesatz aufnimmt und ihn in die Produktionslinie legt, markiert er damit den letzten Kontakt des Menschen mit dem Akku, bis er in Einzelteile zerlegt wird.“

„Die Begrenzung menschlicher Interaktion ist wichtig für die Sicherheit und Effizienz. Der Roboter kann Schrauben und andere Gehäuse schnell entfernen, während menschliche Bediener strenge, langwierige Prozesse durchführen und Altbatterien entladen müssen, bevor sie manuell zerlegt werden können. Durch die automatische Demontage wird der Kontakt des Menschen mit den giftigen Chemikalien in der Batterie sowie mit den hohen Spannungen von fast 900 Volt in einigen neueren Fahrzeugen verringert.

Als Teil des Institute of Energy Key Materials (CMI) kann das Automatisierungssystem problemlos als beliebiger Batteriestapel neu konfiguriert werden. Es kann so programmiert werden, dass nur auf ein einzelnes Batteriemodul zugegriffen werden kann, um es aufzuarbeiten oder als fester Energiespeicher wiederzuverwenden. Alternativ kann die Batterie bis zum Batteriestand zerlegt werden, um sie zu trennen und stofflich wiederzuverwerten. Diese Arbeit basiert auf dem Fachwissen der von ORNL durchgeführten Projekte, und diese Projekte konzentrieren sich auf die Rückgewinnung von Seltenerdmagneten durch Roboter.

Ingenieure weisen außerdem nach, dass diese Magnete direkt im Motor wiederverwendet werden können. Durch die automatische Demontage von Komponenten, die Schlüsselmaterialien enthalten, entfällt nicht nur die arbeitsintensive manuelle Demontage, sondern es entsteht auch ein effektiver Prozess, bei dem die Komponenten in höherwertige Ströme getrennt werden, wobei die Schlüsselmaterialien zur Rückgewinnungsbehandlung in separaten Rohstoffen konzentriert werden. Dieser Mehrwert ist ein wichtiger Bestandteil der Etablierung eines wirtschaftlich tragfähigen Prozesses. Jonathanharter, Mitglied der ORNL-Projektgruppe, sagte, dass die Forscher demselben Protokoll folgen: Sie zerlegen die verwendeten Komponenten manuell und sammeln Daten für den Prozess, um die für Robotik und Steuerung erforderlichen Fahrerautomatisierungssysteme zu erstellen.

Die Industrie ist hinsichtlich der Anzahl der Batterien, die sie in diesen Prozess einbringen kann, nicht beschränkt und es gibt einen großen Rückstand. Der einschränkende Faktor ist die zum Entladen und manuellen Zerlegen benötigte Zeit. Harter schätzt, dass das Automatisierungssystem bei manchen Prozessen 100 oder mehr Batteriestapel zerlegen kann, während dies von Hand in der erforderlichen Zeit erfolgt. Der nächste Schritt könnte darin bestehen, diesen Prozess auf einen kommerziellen Maßstab auszuweiten.

Das McINTyre-Team sah auch Möglichkeiten, ähnliche Demontagen in Getriebesystemen von Elektrofahrzeugen durchzuführen, um Seltenerdmagnete, Kupfer, Stahl und komplette Leistungselektronikgeräte zurückzugewinnen. Um das Recycling wirtschaftlicher zu gestalten, müsse es mit hohem Durchsatz durchgeführt werden und flexibel genug sein, um mehrere Konsumgüter in einer Anlage verarbeiten zu können, sagte Hart. Er sagte: „Wenn sich der Markt für Elektroautos in den nächsten 10 bis 20 Jahren weiterentwickeln soll, müssen wir das Problem der Abfalllogistik lösen und diese Altfahrzeuge und -batterien als Kern der Lieferkette für Fertigungsmaterialien betrachten.“

„Das System wird im Grid-Forschungs-, Integrations- und Bereitstellungszentrum des ORNL entwickelt und demonstriert. Diese Arbeit basiert auf dem Fachwissen von ORNL, das sich auf Roboter zum Entfernen der Festplatte zur Wiederherstellung von Seltenerdmagneten konzentriert. Ingenieure weisen außerdem nach, dass diese Magnete direkt im Motor wiederverwendet werden können.