Norway is building a lithium-ion battery recovery factory battery recycling is imminent

Szerző: Iflowpower –Hordozható erőmű szállítója

A norvég lítium-ion akkumulátor-újrahasznosító gyár építése folyamatban van, eleinte az elektromos járművek (EV) akkumulátoraira koncentrálva, de a cég vezérigazgatója elmondta, hogy képes lesz kezelni a rögzített energiatároló rendszerek (ESS) akkumulátorait is.. Az üzem idén később nyílik meg, évi 8000 tonna elektromos autó akkumulátor modul gyártási kapacitásával a norvég Materials Processing Company Hydro cégtől és a svéd lítiumakkumulátorgyártó cégtől, a Hydrovolt Construction vegyesvállalattól.. A Hydrovolt vezérigazgatója, Frederikandresen elmondta, hogy cége nagyon boldog, hogy "megfelelően elindítja" a megújuló energia akkumulátor-újrahasznosító gyár építését..

A Hydrovolt célja többféle lítium-ion akkumulátor visszanyerése. A HYDRO és a NORTHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHVOLT partnerek 120 millió norvég (1 394 millió dollár) befektetést hajtottak végre egy magas fokú automatizáltságú, simítható és osztályozható gyár felépítésébe.. A Hydrovolt 43-at is nyert.

5 millió norvég alap a norvég kormánytól, az Enova, amely a tisztítási energia- és klímaprogramokat támogatja. Az akkumulátort a BatteriRetur biztosítja, a Batteriretur pedig Norvégiából gyűjtötte össze és hasznosította újra az akkumulátort, és egy gyárnak van gyára Fredrikstad új Hydrovolt üzeme közelében.. A BatteriRetur is üzemelteti majd az üzemet, míg a Hydrovolt tevékenységét "szorosan egyesítik a Hydro-val és a Northvolttal": a Northvolt jelenleg akkumulátorgyártást gyárt, miközben több tucat kikötőt épít Svédországban és Németországban, az európai energiatermelés 25%-ának kiszolgálása érdekében..

A lítium akkumulátorok iránti teljes kereslet főként az autóipari alkalmazásokra vonatkozik, beleértve a rögzített alkalmazásokat is. Ugyanakkor a hidraulikus energiatermelés több mint 100 éve működik a műtrágya-, alumínium- és vízenergia- és más iparágakban. A Hydroelectric visszanyeri és újrafelhasználja az akkumulátorban és akkumulátorcsoportban lévő alumíniumot, a Hydrovolt pedig felszívja a kobaltot, a lítiumot, a mangánt és a nikkelt a nedves kohászat által előállított „fekete blokkból”.

Az akkumulátor gyártója ezután ezeket az anyagokat újrafelhasználja vagy eladja. Tavaly év végén olyan hírek jelentek meg, hogy a japán elektronikai gyártók a San Panasonic és az Equinor (korábban Norwegian National Petroleum) aláírta a szándéknyilatkozatot egy "zöld akkumulátor üzlet" létrehozásáról Norvégiában.. Egy másik új cég, a FreyRbattery egy lítium akkumulátor szupergyár létrehozására törekszik az országban, és ma közölte, hogy speciális célú felvásárlási társaságot (SPAC) keres a New York-i tőzsdén..

Az „Urban Mining” kritikus fontosságú a fenntartható akkumulátoripar számára Andresen az Energy-Storage-nak.Hírek, Norvégia az egyik leggyorsabb ország a világ elektromos járművek terén, és a Hydrovolt "természetesen az elektromos autó akkumulátorával és moduljával kezdődik". Andresen elmondta: "Norvégia lesz az egyik legkorábbi elektromos autó akkumulátor, amely lejárt élettartamú elektromos autó akkumulátorok újrahasznosítható akkumulátorok piacát használja.

De újrahasznosíthatjuk az ESS-ből és más alkalmazásokból származó akkumulátorokat is, például újrahasznosíthatjuk az akkumulátorokat a szállítási részlegről az építkezésünk létesítményeiben, és a más piacokról és részlegekről rendelkezésre álló kapacitást is felhasználjuk akkumulátorok vásárlására.. "Anderson azt mondta, hogy az emberek elvárják az akkumulátort és az akkumulátor újrahasznosítását az energiatároló rendszerben." Természetesen ez idővel jelentősen növekedni fog". A kérdezők azt is megkérdezik, hogy az akkumulátor használható-e az akkumulátorban vagy az EV osztálytól fix alkalmazásra, és fordítva.

Anderson elmondta: "Az elektromos autók akkumulátoraiból kinyert anyagokat más célokra használják fel. ezen a területen is tanulunk. Ez lehet tiszta helyreállítási anyag az akkumulátorgyártáshoz, vagy újra felhasználható az akkumulátor bizonyos összetevőihez.

Volt néhány újrahasznosított projekt Norvégiában, ahol van bizonyos potenciál. "A HYDROVOLT vezérigazgatója azt mondta, hogy az EU új akkumulátor-szabályozása növeli az európai akkumulátor-ellátási lánc felelősségérzetét és átláthatóságát, valamint bevezeti a fenntarthatóságra és a CO2-kibocsátásra vonatkozó szabványokat, amelyek újra felhasználják az akkumulátor teljes értékét.. Átruházható.

Alkalmazzon másikat. Elmondta, hogy a rendelet bizonyos mértékig támogatni fogja az újrafelhasznált újrahasználatot is. "A környezet szempontjából a városi bányászat kritikus fontosságú annak biztosításához, hogy az akkumulátorban felhasznált anyagok ismételten, a célunk az, hogy saját szerepüket játsszák e cél elérése érdekében" - mondta Anderson..

Annak érdekében, hogy a Hydrovolt a lítium-ion akkumulátor "egyablakos áruházává" váljon, a vezérigazgató azt mondta, hogy a létesítmény máshol is megismételhető, és "idővel más helyeket is fel fog fedezni és figyelembe venni".. Nagyon izgatottak vagyunk a megújuló energiát használó akkumulátor-újrahasznosító üzemek építése miatt. 2021-et arra fogjuk felhasználni, hogy tovább vizsgáljuk, hogyan nyújtunk támogatást az OEM-eknek és más résztvevőknek a szén-dioxid-barát újrahasznosítás eléréséhez.

A lítium-ion akkumulátorok kereskedelmi újrahasznosítása, beleértve a második felhasználásra szánt újracsomagolt akkumulátorokat, várhatóan nagy üzletté válik, de eddig a Li-cycle Kínában és az Egyesült Államokban, Ontarióban, Kanadában és New Yorkban található.. Az egyetlen kereskedelmi újrahasznosító üzem. Dél-Korea.

Ugyanakkor az európai lítium akkumulátor gyártás esetében eltelt néhány nap, és az EU jóváhagyja a 2 dollárt.9 milliárd (3 dollár.5 milliárd) nemzeti segélyalap a tagállamok számára az országukban folyó projektek támogatására.

Finnország nemrégiben bejelentette a nemzeti akkumulátorstratégiát a területén elérhető nyersanyagok felhasználására. Az akkumulátor-visszanyerés fontossága Az elektromos járművek népszerűségével, a robbanóanyag robbanásszerű növekedésével, és rengeteg hulladék lítium-ion akkumulátor van ezekhez a járművekhez. Ipari elemzők azt jósolják, hogy 2020-ra már csak körülbelül 500 000 tonna hulladék lítium-ion akkumulátor keletkezik Kínában..

2030-ra a világ eléri az évi 2 millió tonnát. Ha az ilyen elhasznált akkumulátorok kezelésének trendje változatlan marad, még ha a lítium-ion akkumulátor visszanyerhető is, akkor ezek az akkumulátorok többsége kiválthatja őket.. Ezek a népszerű tápdobozok értékes fémeket és más anyagokat tartalmaznak, amelyek újrahasznosíthatók, feldolgozhatók és újrafelhasználhatók.

De ma nagyon kevés az újrahasznosítás. Például az Ausztrál Szövetségi Tudományos és Ipari Kutatási Szervezet (CSIro) Naomij szerint.A Boxall Ausztráliában a lítium-ion akkumulátorok mindössze 2-3%-át gyűjtik össze és küldik el tengerentúli újrahasznosításra..

Az EU és az USA fellendülése (kevesebb mint 5%) nem sokkal magasabb. "A lítium-ion akkumulátor helyreállítása nem széles körben elismert gyakorlat" - mondta Lindal.az Agong Nemzeti Laboratórium nyeresége.

Gaines az anyagok és az életciklus-elemzés szakértője. Elmondta, hogy az okok között műszaki korlátok, gazdasági akadályok, logisztikai problémák és szabályozási hiányosságok szerepelnek. Mindezek a kérdések klasszikus „csirke és tojás” problémává váltak.

Mivel a lítium-ion akkumulátoriparban hiányzik a nagyarányú gazdasági fellendülés, az akkumulátorkutatók és -gyártók nem összpontosítottak az újrahasznosíthatóság javítására.. Ehelyett elkötelezettek a költségek csökkentése, valamint az akkumulátor élettartamának és a töltési kapacitás növelése mellett. Sőt, mivel a kutatók csak mérsékelt előrelépést értek el az újrahasznosítás javításában, a viszonylag kis lítium-ion akkumulátorokat végül visszanyerték..

A legtöbb újrahasznosított akkumulátor hasonló a bányászatban használt magas hőmérsékletű olvasztási és extrakciós (vagy olvasztási) eljáráshoz.. Ezeket a műveleteket nagy kereskedelmi létesítményekben végzik, például Ázsiában, Európában és Kanadában, és sok energiát igényelnek. Ezeknek a gyáraknak magas az építési és működési költségei, és fejlett berendezésekre van szükségük az olvasztási folyamat során keletkező káros kibocsátások kezelésére.

Bár a költségek magasak, ezek az üzemek nem tudnak minden értékes akkumulátor-anyagot visszanyerni. Eddig a legtöbb munkát, amely javítja a lítium-ion akkumulátor helyreállítási koncentrálódik viszonylag kis akadémiai kutatócsoport, a kutatócsoportok általában független. De a dolgok kezdtek megváltozni.

Miután az elektromos autók és a vonakodó hordozható elektronikus berendezések elöregedése, ott hamarosan nagyszámú hulladék lítium alapú akkumulátorok, és az új akkumulátor újrahasznosító technológia kereskedelmi forgalomba. Egyre több tudós elkezdi tanulmányozni ezt a kérdést, ami bővíti a hallgatók és posztdoktori csapatok fogadására fogadó akkumulátor újrahasznosítás képzés. Ezen kívül néhány elem, gyártási és újrahasznosítási szakértők elkezdték alkotnak nagy, sokszínű partneri megoldani a sürgető probléma.

Az akkumulátor-újrahasznosítási akkumulátorszakértők és környezetvédők előnyei számos okot adnak a lítium-ion akkumulátorok hasznosítására. Az újrahasznosított anyagokból új akkumulátorokat lehet készíteni, ezáltal csökkentve a gyártási költségeket. Jelenleg ezek az anyagok az akkumulátorköltségek több mint felét teszik ki.

Az elmúlt években a két legelterjedtebb katódfém, a kobalt és a nikkel (legdrágább összetevők) ára ingadozik.. A kobalt és a nikkel jelenlegi piaci ára metrikusanként körülbelül 27 500 dollár, tonnánként 12 600 dollár.. 2018-ban a kobalt ára meghaladja a 90 000 dollárt mérőszámonként.

A lítium-ion akkumulátorok sok típusában ezek a fémek, valamint a lítium és a mangán koncentrációja meghaladja a természetes érc koncentrációját, így a hulladékelem hasonló egy magas koncentrációjú érchez.. Ha ezeket a fémeket a használt akkumulátorból nagyobb költséggel és gazdaságosabban tudja visszanyerni, mint a természetes érc, akkor az akkumulátorok és az elektromos járművek ára csökkenni fog.. A potenciális gazdasági előnyök mellett a hasznosítás csökkentheti a hulladéklerakóba kerülő anyagok számát is.

Sun Zhi, a Kínai Tudományos Akadémia szennyezés-ellenőrzési szakértője elmondta, hogy az akkumulátorban található kobalt, nikkel, mangán és más fémek könnyen kiszivároghatnak az akkumulátorba temetett külső burkolatból, szennyezhetik a talajt és a talajvizet, veszélyeztethetik az ökoszisztémákat és az emberi egészséget.. Ugyanez igaz az akkumulátor-elektrolitokban használt szerves oldószerben található fluorozott sókra (gyakran a LiPF6-ban).. Az akkumulátor nem csak az élettartamra lesz negatív hatással, hanem a környezetre is negatív hatással lehet az akkumulátor gyártása előtt.

Ahogy az Argonne-i Gaines, a több újrahasznosítás kevesebb nyersanyagbányászatot és kevesebb kapcsolódó környezeti veszélyt jelent.. Például a bányászathoz fémre van szükség a fém-szulfidérc kezeléséhez egyes akkumulátorok esetében, ami energiaigényes és SOX-et bocsát ki, ami savas esőt okozhat.. Az akkumulátor-anyagoktól való függés csökkentése szintén lassíthatja ezen nyersanyagok fogyasztását.

Gaines és Argonne kollégái a számítási módszer segítségével tanulmányozzák ezt a problémát, és hogyan szimulálják, hogy a növekvő akkumulátortermelés hogyan befolyásolja számos fém geológiai készleteit 2050-ben.. A kutatók felismerték ezeket az előrejelzéseket "összetett és bizonytalan", a kutatók azt találták, hogy a világ lítium- és nikkeltartalékai fenntartják az akkumulátorgyártás gyors növekedését.. De az akkumulátorgyártás több mint 10%-kal csökkentheti a globális kobaltkészletet.

A lítium-ion akkumulátorok újrahasznosítása a politikai költségek és hátrányok megoldásában is segíthet. A CSIRO jelentése szerint a világ kobalttermelésének 50%-a a Kongói Demokratikus Köztársaságból származik, és fegyveres konfliktusokhoz, illegális bányászathoz, emberi jogokhoz és káros környezeti gyakorlatokhoz kapcsolódik.. Az akkumulátor újrahasznosítására szolgáló katód és a kobaltkoncentrációt képező katód segíthet csökkenteni a külföldi erőforrások függőségét az ilyen problémák miatt, és növelheti az ellátási lánc biztonságát.

A lítium-ion akkumulátorok visszanyerésének kihívása éppen olyan, mint a gazdasági tényezők, és ezt ellenzik is. Például a nyersanyag-akkumulátorok nagy ingadozása bizonytalanságot hozott az újrahasznosítási gazdaságtanba. Különösen a kobalt árának meredek csökkenése váltott ki kételyeket az emberekben, mivel az új akkumulátorok gyártásához képest jó üzleti választás.

Alapvetően, ha a kobalt ára csökken, a regenerált kobalt nehéz lesz árban és bányászatban versenyezni, akkor a gyártó a bányászat anyagát választja a regenerálás helyett, így a visszanyerés leállt.. Az akkumulátor-visszanyerést fontolgató vállalatok számára egy másik hosszú távú pénzügyi probléma az, hogy más típusú akkumulátorokat, például LIAIR-t vagy más járműhajtási rendszereket, például hidrogén üzemanyagcellákat használnak, amelyek a következő néhány évben meg fogják venni a lábukat az elektromos autók piacán.. Ezzel csökkentve a visszanyert lítium-ion akkumulátorok iránti keresletet.

Az akkumulátor kémiája a helyreállítást is bonyolulttá teszi. A Sony megjelenése óta az 1990-es években a kutatók többször módosították a katód összetevőit, hogy csökkentsék a költségeket és növeljék a töltési kapacitást, élettartamot, töltési időt és egyéb teljesítményparamétereket.. Egyes lítium-ion akkumulátorok lítium-kobaltátból (LCO) készült katódot használnak..

Egyéb lítium-nikkel-mangán-kobalt-oxidok (NMC), lítium-nikkel-kobalt-alumínium-oxid, lítium-vas-foszfát vagy más anyagok. Ezenkívül a gyártó között az összetevők aránya egy katódtípusban (pl.g.

, NMC) széles skálán változhat. Ennek eredményeként a lítium-ion akkumulátor „folyamatosan fejleszthető anyagok széles választékát tartalmazza, ami lehetővé teszi a helyreállítást” – mondta Liang An, a Hongkongi Műszaki Egyetem akkumulátor-újrahasznosítási szakértője.. Előfordulhat, hogy az újrafelhasználásnál az összetevők szerint osztályozni és elkülöníteni kell, hogy megfeleljenek az újrahasznosított anyagok beszerzési követelményeinek, ami bonyolultabbá teszi a folyamatot és növeli a költségeket..

Az akkumulátor szerkezete tovább bonyolítja a helyreállítási munkát. A lítium-ion akkumulátorok kompakt, összetett berendezések, különböző méretűek és formájúak, és nem szétszerelhetők. Minden akkumulátor tartalmaz egy katódot, anódot, membránt és elektrolitot.

A katód jellemzően elektrokémiailag aktív porból (LCO, NMC stb.) készül.) és korom, és az alumíniumfólia-koncentrációhoz polimervegyülettel (például polivinilidén-fluoriddal) (PVDF) van kötve.. Az anód általában grafitot, PVDF-et és rézfóliát tartalmaz.

Az elektróda rövidzárlat elleni szigetelésére szolgáló elválasztó egy porózus műanyag fólia, általában polietilén vagy polipropilén. Az elektrolit általában etilén-karbonát és dimetil-karbonát keverékében oldott LiPF6-oldat. Az alkatrészek szorosan feltekerednek vagy egymásra vannak rakva, és biztonságosan műanyag vagy alumínium házakba vannak csomagolva.

Az elektromos járművek áramellátását biztosító nagy akkumulátorcsomagok több ezer akkumulátort tartalmazhatnak, amelyek nyomják a modulcsomagokat. Ezek a csomagolások érzékelőket, biztonsági eszközöket és akkumulátorok vezérlésére szolgáló áramköröket is tartalmaznak, amelyek mindegyike további bonyolultságot és megnövelt szétszerelési és helyreállítási költségeket eredményezett.. Az összes ilyen akkumulátor-alkatrészt és -anyagot újrahasznosítással kell kezelni, hogy értékes fémeket és egyéb anyagokat kapjanak.

Nyilvánvaló, hogy az ólom-savas autóakkumulátor könnyen szétszedhető, és az ólom (az akkumulátor tömegének körülbelül 60%-a) gyorsan elválasztható a többi alkatrésztől. Ennek eredményeként ezekben az akkumulátorokban az ólom közel 100%-át visszanyerik az Egyesült Államokban, ami messze meghaladja az üveg, papír és egyéb anyagok visszanyerési arányát.. Ebben a szakaszban javítsa a helyreállítási módszert, több nagy tűzoltó kohó lítium-ion akkumulátorokat hasznosít.

Ezeket az eszközöket jellemzően 1500 ¡ã C hőmérsékleten üzemeltetik, ami visszanyerhető kobalt, nikkel és réz elégetésével, de nem képes visszanyerni a lítiumot, alumíniumot vagy bármilyen szerves vegyületet.. Ezek a létesítmények sok forrást igényelnek, részben azért, mert kezelni kell az olvasztási folyamat során felszabaduló mérgező fluorezidek kibocsátását.. Például Kínában kereskedelmi forgalomban kapható a nedves kohászat vagy vegyi bemerítés, amely alternatívát jelent az energiaigényes alternatívákkal szemben, és csökkenti a beruházási költségeket..

A katódfémek ilyen extrakcióját és szétválasztását jellemzően 100 ¡ã C alatt végzik, kivéve más átmenetifémeket, amelyek a lítiumot és a rezet is visszanyerhetik.. A hagyományos kilúgozási eljárások egyik hátránya, hogy korrozív reagensekre van szükség, mint például sósav, salétromsav, kénsav és hidrogén-peroxid.. A benchmark skála vizsgálatot végző kutatók potenciális fejlesztéseket azonosítottak ezekben a helyreállítási módszerekben, de csak néhány vállalatot sikerült visszanyerni a közepes tesztskálán..

Vancouverben (British Columbia állam) egy amerikai mangángyár 1 kg/h katódhulladékot alakít át prekurzorrá, a gyártó felhasználhatja őket friss katódanyagok szintetizálására.. A hulladék az akkumulátor gyártási folyamata során összegyűjtött minősíthetetlen katódpor, dekoráció és egyéb hulladék. A cég technológiai igazgatója, Zarkomenseldzija a hulladékot "alacsony drapériának" írja le, amely egy kényelmesen használható anyag, amely kísérletekben használható a működési méret kiterjesztésére és a tényleges hulladékelemre való áttérésre..

Kifejtette, hogy a cég eljárása során a katódfémet kén-dioxiddal szivárogtatják, és sósavat vagy hidrogén-peroxidot tartalmaz.. A cég vezérigazgatója, Eric Glaz (Ericgh azt mondta, hogy a massachusettsi Woodsti City-ben az akkumulátor-gyártó cégek üzembe helyezett gyárat működtetnek, és az üzem sebessége körülbelül 0.5 metrikus tonna naponta, és aktívan Dolgozzon keményen a kapacitás 10-szeres növelésén.

Sok újrahasznosítási módszer számos monofém vegyületet eredményez, amelyeket kombinálni kell új katódanyagok előállításához. A BatteryResourcer eljárás nikkel-, mangán- és kobalt-hidroxid keverékeket csap ki. Ez a hibrid fémkatód prekurzor leegyszerűsíti az akkumulátor előkészítését és csökkenti a gyártási költségeket.

Ugyanakkor a DOE Recell csapata egy úgynevezett közvetlen újrahasznosítási módszert alkalmaz az akkumulátoranyagok visszanyerésére és újrafelhasználására költséges feldolgozás nélkül.. Az egyik módszer az elektrolitok szuperkritikus szén-dioxiddal történő eltávolítását, majd az akkumulátor összezúzását és az alkatrészek fizikai szétválasztását igényli, például a sűrűség alapján.. Elvileg ezen egyszerű folyamat után szinte minden alkatrész újrafelhasználható.

Különösen, mivel ez a módszer nem használ savas vagy egyéb irritáló reagenseket, a katódanyag morfológiája és kristályszerkezete érintetlen marad, és az anyag megőrzi értékes elektrokémiai tulajdonságait.. Gaines azt mondta, hogy ennek a költségtakarékos módszernek a megvalósításához több munkára van szükség. A Birminghami Egyetemen a Relib csapat tagjai, Alirezarastegarpanah robot módszereket fejlesztettek ki biztonságos, automatizált lítium-ion akkumulátorokhoz.

A Birminghami Egyetem Relib projektjében Paul Anderson vezető kutató elmondta, hogy a kutatócsoport nyilvánvaló lehetőséget talált arra, hogy automatizálással javítsa az akkumulátor-visszanyerés gazdasági hatékonyságát.. Ebből a célból a csapat roboteljárásokat fejleszt a lítium-ion akkumulátorokból származó értékes anyagok szétválogatására, szétszedésére és visszanyerésére.. A birminghami kutató, Allaun Walton hozzátette, hogy az akkumulátor eltávolítására használt robotberendezéssel elkerülhető az elektromosság és a vegyi sérülések kockázata..

Elmondta, hogy az automatizálás javíthatja az akkumulátor-alkatrészek szétválasztását, valamint javíthatja azok tisztaságát és értékét. Bár ezeknek a stratégiáknak a többsége még a fejlesztés korai szakaszában van, az igényük egyre nő. Jelenleg kicsi a selejtezett elektromos autó akkumulátorok száma, de növekedés előtt áll.

A Hong Kong Institute of Technology azt mondta, hogy sok akadály akadályozta a nagyszabású újrahasznosítást, de "a lehetőségek mindig a kihívásokhoz kapcsolódnak". Ideje sikoltozni, vegyük komolyan az újrahasznosított lítium-ion akkumulátort.