Тъй като продажбите на електрически превозни средства (EV) продължават да се увеличават, въпросите за това как тези автомобили и техните батерии ще бъдат изхвърлени са най-важните за настоящите собственици, бъдещите купувачи, политиците и много експерти в автомобилната индустрия.

Електромобилите са по-нова технология и техните батерии изискват различна обработка в края на живота им в сравнение с бензиновите превозни средства. За щастие изследванията и разработките за рециклиране на литиево-йонни батерии се провеждат от години и в Северна Америка съществува съществуваща и нарастваща система за повторно използване и рециклиране на тези компоненти. Картата по-долу е от скорошно проучване, което изследва мрежата от компании, които вече рециклират и преназначават батерии – това включва компании за рециклиране като Redwood Materials, Li-Cycle и Ascend Elements. Индустрията бързо увеличава капацитета си за бъдещо рециклиране с планирани съоръжения в Невада, Ню Йорк и Джорджия, за да назовем само няколко.

Текуща мрежа за събиране, повторно използване и рециклиране на литиево-йонни батерии в Северна Америка.
Slattery и др. (2021 г.).

След първия живот на батерията в автомобил и преди да бъде рециклирана, тя може да бъде използвана повторно, обновена и преназначена.

Ако батерията не се повреди по време на използването й в EV, като например при автомобилна катастрофа, тези батерии имат допълнителен използваем капацитет – приблизително 80% от първоначалния номинален капацитет. Това означава, че ако батерията е била произведена да съхранява 100 kWh, сега тя може да съхранява до 80 kWh. За да се използва оставащият капацитет, батериите могат да бъдат разбити, за да се спасят по-малки компоненти за повторна употреба и обновяване, или могат да бъдат преназначени и използвани в по-малко взискателно приложение, като например стационарно съхранение.

За стационарно съхранение, компании като RePurpose Energy и B2U Storage Solutions пренасочват тези батерии, за да се използват за поддръжка на производство на възобновяема енергия. Те свързват няколко EV батерии заедно, заедно с технологията за наблюдение и охлаждане на батерията, за да създадат по-голяма батерия, която е приблизително с размера на транспортен контейнер. Батерията съхранява слънчево електричество, генерирано през деня, и доставя електричество в моменти с голямо търсене вечер. Тъй като мрежата става по-чиста, добавеното съхранение в мрежата става все по-необходимо за поддържане на променливостта на генериране на възобновяеми източници. Тези използвани батерии са чудесен начин както за удължаване на живота на продукт, който вече е произведен, така и за подпомагане на прехода към възобновяема енергия. След тази употреба за втори живот батериите са готови за рециклиране.

Какво е ценното в батерията на автомобила?
Литиево-йонните батерии съдържат много ценни материали, които си струва да бъдат възстановени и спасени от депото.

Преди рециклиране батерията се разглобява и нарязва с помощта на големи машини, като батерията се разбива на малки парчета. След като раздробяването приключи, материалите се пресяват и разделят според размера. Това ги разделя на три различни категории: пластмаси, железни материали и цветни материали (наричани още черна маса). Черната маса се състои от критичните материали, кобалт, литий, никел и манган, които могат да бъдат възстановени поотделно чрез хидрометалургичен процес.

Хидрометалургичното рециклиране започва с излугване, за да се създаде разтворител, който съдържа критичните материали. След това отделните материали се възстановяват чрез екстракция с разтворител, утаяване и пречистване. Хидрометалургията е добре позната в металообработващата промишленост, тъй като подобен процес се използва и за извличане на материали от рудата, след като е добита. Много компании за рециклиране на литиево-йонни базирани в САЩ използват вариация на този процес и отчитат степен на възстановяване на материала от 95%–98%.

Можем ли да използваме рециклирани материали за производството на нови батерии?
Да. След като материалите бъдат възстановени, те могат да бъдат обработени и използвани в производството на нови литиево-йонни батерии. Това е за предпочитане източник пред използването на чиста руда, тъй като намалява количеството добив, необходим за производството на електромобили.

Скорошни изследвания показват, че до 2050 г. рециклираните материали могат да доставят 45–52% от кобалта, 22–27% от лития и 40–46% от никела, използвани в лекия и тежкотоварния автомобилен парк на Съединените щати. В Съединените щати се полагат усилия за увеличаване на продажбите на електромобили – места като Калифорния очакват 100% от всички продажби на автомобили да бъдат електрически до 2035 г. – така че възможността за рециклиране на батерии и повторно използване на метала в тях е критична стъпка в трансформацията към по-чиста транспортна система.

Рециклирането е от ключово значение за превръщането на електромобилите в по-екологични
EV батериите в момента представляват около половината от литиево-йонните батерии (по маса), които се рециклират, което включва също потребителска електроника и отпадъци от производството на батерии. С 3,8 милиона електромобила по пътищата днес в Северна Америка и нарастване на продажбите от година на година, броят на електромобилите, които се пенсионират през следващите години, ще продължи да нараства, тъй като в крайна сметка те ще бъдат изчерпани или остареят.

Това увеличение ще доведе до това, че батериите за превозни средства ще съставляват много по-висок процент от рециклирания поток; пенсионирането се очаква да бъде 6 до 7 пъти по-високо през 2025 г., отколкото през 2020 г., и 20 до 40 пъти по-високо през 2030 г. Компаниите, рециклиращи тези батерии, се подготвят да посрещнат тази предстояща вълна, като разширят своя капацитет.

Тези компании за рециклиране осигуряват поток от батерии, като си партнират с производителите на автомобили. Например големи автомобилни производители си партнират с Redwood Materials, компания за рециклиране, базирана в Невада. Redwood не само рециклира, но скоро ще затвори веригата на материалите, като произвежда компоненти на батерии с възстановени материали.

Redwood Materials също е внедрила програма за рециклиране, за да научи повече за местоположението на излезли от употреба и несъбрани батерии и как да намали разходите за транспортиране на тези батерии до съоръжението за рециклиране. Транспортът от мястото на тяхното пенсиониране до завода за рециклиране е скъп, представляващ около 50-60% от разходите за рециклиране. Тези разходи се дължат на специалните опаковки и изисквания, необходими за транспортиране на старите батерии, както и на големия им размер и тегло. Но транспортните разходи могат потенциално да бъдат намалени, ако се разработи по-ефективна система за събиране.

Изследователите са моделирали потенциални обратни логистични мрежи и сега Redwood Materials завършва собствените си изследвания чрез подход на обучение чрез правене. Тяхната нова програма за рециклиране се състои в събиране и рециклиране на всяка излязла от употреба литиево-йонна батерия в Калифорния безплатно. Те също работят с дилъри и разглобяващи, за да съберат възможно най-много батерии.

Калифорния обмисля изисквания за рециклиране на батерии
Както можете да видите, в индустрията се случват много неща. И докато в момента няма изискване за рециклиране в Съединените щати, Калифорния прие законопроект, който показва, че рециклирането може да бъде приоритет за щата.

Законопроект 2832, приет през 2018 г., създава Калифорнийската консултативна група за рециклиране на батерии. Тази група се състои от производители на автомобили и батерии, представители на правителствени агенции и групи с обществен интерес. Наскоро те препоръчаха политики на законодателната власт, които биха могли да увеличат рециклирането на батерии за електромобили. Тези препоръки включваха създаването на изискване на щата Калифорния батериите да се рециклират, като производителят на автомобили носи отговорност да гарантира, че това се случва. Това не е различно от начина, по който изхвърлянето на матраци, боя и килими в момента е регулирано в Калифорния.

В допълнение към работата в Калифорния, федералното правителство също обръща внимание. В законопроекта за двупартийната инфраструктура бяха отпуснати средства за научни изследвания и разработки за рециклиране на батерии. Това е в допълнение към финансирането на ReCell Center, лаборатория, създадена от Министерството на енергетиката, която е фокусирана върху намаляване на разходите и увеличаване на добивите от рециклиране.

Краят на живота на батериите е много важен, за да се гарантира, че батериите се изхвърлят безопасно и че материалите се възстановяват и използват отново в производството на батерии. Въпреки че се случва много, за да се тласне напред навлизането на електромобилите и да се заменят бензиновите автомобили завинаги, много хора едновременно работят, за да се уверят, че батериите за електромобили се използват повторно, преназначават и рециклират.