로봇이 배터리에 합류해 군대를 재활용, 인공 분해보다 안전

Awdur: Iflowpower - Proveedor de centrales eléctricas portátiles

미국 에너지 오크리지 국립연구소의 연구원들은 폐전기자동차 배터리 팩을 위한 로봇 분해 시스템을 개발하고, 독성 폐기물을 줄이는 동시에 핵심 소재를 회수, 재생 및 재사용했습니다. 향후 20년 동안 전기 자동차가 성장함에 따라, 이에 전력을 공급하는 대용량 리튬 이온 배터리 팩의 문제를 어떻게 해결할 것인가. ORNL 엔지니어들은 로봇이 분해 속도를 높여 작업자가 분해 과정을 수행하도록 하고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있다는 것을 보여주었습니다.

ORNL 전기화 및 에너지 인프라 부문 수석 연구원인 팀신타이어는 리튬 이온 자동차 배터리의 일부만 재활용되고 있으며, 재활용에 사용되는 대부분의 프로세스가 자동화되지 않았다고 밝혔습니다. 재활용업체가 배터리에 접촉하여 마모 부품을 교체하기 위해 외부 케이싱을 통과하기만 하면 되며, 코발트, 리튬, 금속 호일 및 기타 재료를 회수하는 것은 완전히 재활용된 배터리 더미입니다. 첫 번째 단계는 배터리를 진단하여 안전하고 효율적으로 취급하고 분해하는 것입니다. 맥인타이어는 "우리 시스템을 사용하면 로봇이 배터리 팩을 집어 올려 생산 라인에 놓으면 배터리 팩이 조각나고 부품으로 분해될 때까지 인간이 접촉하는 마지막 시간이 기록됩니다.

"보안과 효율성을 위해서는 인간 상호작용을 제한하는 것이 중요합니다. 로봇은 볼트 및 기타 하우징을 빠르게 제거할 수 있고, 인간 작업자는 엄격하고 긴 공정을 거쳐야 하며, 수동으로 분해하기 전에 폐배터리를 방전해야 합니다. 자동 분해 기능을 통해 배터리의 독성 화학 물질에 사람이 노출되는 일이 줄어들었고, 일부 최신 차량에서는 900볼트에 가까운 고출력 전압도 차단되었습니다.

에너지 핵심 소재 연구소(CMI)의 일부인 이 자동화 시스템은 모든 유형의 배터리 스택으로 쉽게 재구성될 수 있습니다. 수리 또는 고정 에너지 저장 재사용을 위해 별도의 배터리 모듈에만 접근하도록 프로그래밍할 수도 있고, 배터리가 고갈될 때까지 배터리를 분해하여 분리하고 재료를 회수할 수도 있습니다. 이 작업은 ORNL에서 수행한 프로젝트의 전문적 지식을 바탕으로 하고 있으며, 이 프로젝트는 로봇을 통해 희토류 자석을 회수하는 데 중점을 두고 있습니다.

엔지니어들은 또한 이러한 자석이 모터에 직접 재사용될 수 있다는 것을 증명했습니다. 핵심 소재가 포함된 구성 요소를 자동으로 분해하면 노동 집약적인 수동 분해가 사라질 뿐 아니라, 핵심 소재를 회수 처리를 위해 별도의 원자재로 농축하여 구성 요소를 더 높은 가치 흐름으로 분리하는 효과적인 프로세스가 제공됩니다. 이러한 부가가치는 경제적으로 실행 가능한 프로세스를 확립하는 데 중요한 부분입니다. ORNL 프로젝트 그룹의 멤버인 조나단하터는 연구자들이 동일한 프로토콜을 따른다고 말했다. 즉, 사용된 구성 요소를 수동으로 분해하고, 로봇 공학 및 제어에 필요한 운전자 자동화 시스템을 만드는 프로세스에 대한 데이터를 수집한다는 것이다.

산업계는 이 과정에 투입할 수 있는 배터리 수에 제한이 없으며, 많은 양의 미처리 작업이 발생하고, 제한 요소는 방전과 수동 분해에 필요한 시간입니다. 하터는 일부 프로세스에서는 배터리 스택 12개를 수동으로 분해하는 데 걸리는 시간을 자동화 시스템으로는 100개 이상을 처리할 수 있다고 추정합니다. 다음 단계는 이 과정을 상업적 규모로 확장하는 것일 수 있습니다.

McINTyre팀은 또한 전기 자동차 변속 시스템에도 유사한 분해를 적용해 희토류 자석, 구리, 강철 및 완전한 전력 전자 장비를 회수할 수 있는 기회를 보았습니다. 하트는 재활용을 경제적으로 더 실현 가능하게 만들기 위해서는 높은 처리량으로 이루어져야 하며, 시설 내에서 다양한 소비재를 처리할 수 있을 만큼 유연해야 한다고 말했습니다. 그는 "앞으로 10~20년 내 전기자동차 시장이 발전하려면 폐기물 물류 문제를 해결하고, 이러한 폐자동차와 배터리를 제조소재 공급망의 핵심으로 취급해야 한다"고 말했다.

"이 시스템은 ORNL의 그리드 연구 통합 및 배치 센터에서 개발 및 시연되었습니다. 이 작업은 ORNL에서 개발한 전문 지식을 바탕으로 하며, 희토류 자석을 회수하기 위해 하드 드라이브를 제거하는 로봇에 중점을 두고 있습니다. 엔지니어들은 또한 이러한 자석이 모터에 직접 재사용될 수 있다는 것을 증명했습니다.