Senere i år, det kanadiske firmaetLi-syklusvil begynne å bygge et anlegg på USD 175 millioner i Rochester, N.Y., på grunn av det som tidligere var Eastman Kodak-komplekset. Når det er ferdig, vil det være det største gjenvinningsanlegget for litiumionbatterier i Nord-Amerika.
Anlegget vil til slutt ha en kapasitet på 25 metriske kilotonn med inngående materiale, og gjenvinne 95 prosent eller mer av kobolt, nikkel, litium og andre verdifulle elementer gjennom selskapets null-avløpsvann, null-utslippsprosess. "Vi vil være en av de største innenlandske kildene til nikkel og litium, så vel som den eneste kilden til kobolt i USA," sierAjay Kochhar, Li-Cycles medgründer og administrerende direktør.
Selskapet ble grunnlagt i slutten av 2016, og er en del av en blomstrende industri som fokuserer på å forhindre at titusenvis av tonn litium-ion-batterier kommer inn på søppelfyllinger. Av de 180 000 tonn Li-ion-batterier tilgjengelig for resirkulering over hele verden i 2019, ble litt over halvparten resirkulert. Ettersom produksjonen av litiumionbatterier øker, øker også interessen for resirkulering.
Ifølge London-basertSirkulær energilagring, et konsulentselskap som sporer markedet for gjenvinning av litium-ion-batterier, rundt hundre selskaper over hele verden resirkulerer litium-ion-batterier eller planlegger å gjøre det snart. Industrien er konsentrert i Kina og Sør-Korea, hvor det store flertallet av batteriene også lages, men det finnes flere titalls resirkuleringsstartups i Nord-Amerika og Europa. I tillegg til Li-Cycle inkluderer den listen Stockholm-baserteNorthvolt, som i fellesskap bygger et elbil-batterigjenvinningsanlegg med NorgesHydro, og Tesla-alun J.B. StraubelsRedwood materialer, som har et bredere spekter av resirkulering av elektronisk avfall. [Se sidefeltet, "14 prosjekter for gjenvinning av li-ion-batterier å se på."]
Disse oppstartene har som mål å automatisere, effektivisere og rydde opp i det som har vært en arbeidskrevende, ineffektiv og skitten prosess. Tradisjonelt innebærer resirkulering av batterier enten å brenne dem for å gjenvinne noen av metallene, eller å male opp batteriene og behandle den resulterende "svarte massen" med løsemidler.
Batteriresirkulering trenger ikke bare være renere – det må også være pålitelig lønnsomt, sierJeff Spangenberger, direktør forReCell Center, et forskningssamarbeid for resirkulering av batterier støttet av det amerikanske energidepartementet. "Å resirkulere batterier er bedre enn om vi utvinner nye materialer og kaster batteriene," sier Spangenberger. «Men gjenvinningsselskaper har problemer med å tjene penger. Vi må gjøre det kostnadseffektivt, slik at folk har et insentiv til å ta batteriene tilbake.»
Li-syklus vil operere på en «eiker og nav»-modell, med eikene som håndterer den foreløpige behandlingen av gamle batterier og batteriskrap, og den svarte massen mates inn i et sentralt plassert nav for sluttbehandling til batterikvalitetsmaterialer. Selskapets første eiker er i Kingston, Ontario, nær Toronto, hvor Li-Cycle har hovedkontor; en andre eiker åpnet nettopp i Rochester, hvor det fremtidige knutepunktet er planlagt å åpne i 2022.
Li-syklus-ingeniører forbedret seg iterativt på tradisjonell hydrometallurgisk resirkulering, sier Kochhar. For eksempel, i stedet for å demontere en EV-batteripakke i celler og utlade dem, skiller de pakken i større moduler og behandler dem uten utlading.
Når det gjelder batterikjemi, er Li-Cycle agnostisk. Vanlige nikkel-mangan-koboltoksid-batterier kan like lett resirkuleres som de som er basert på litiumjernfosfat. "Det er ingen enhetlighet i bransjen," bemerker Kochhar. "Vi vet ikke den nøyaktige kjemien til batteriene, og vi trenger ikke å vite det."
Hvor mange batterier må resirkuleres? I presentasjoner refererer Kochhar til en "innkommende tsunami" av brukte litium-ion-batterier. Med det globale salget av elbiler som forventes å stige fra 1,7 millioner i 2020 til 26 millioner i 2030, er det lett å forestille seg at vi snart vil være oversvømmet av brukte batterier.
Men litium-ion-batterier har lang levetid, sierHans Eric Melin, direktør for Circular Energy Storage. "Tretti prosent av brukte elbiler fra det amerikanske markedet er nå i Russland, Ukraina og Jordan, og batteriet fulgte med som passasjer på den reisen," sier Melin. EV-batterier kan også brukes på nytt somstasjonær lagring. "Det er fortsatt mye verdi i disse [brukte] produktene," sier han.
Melin anslår at USA vil ha rundt 80 metriske kilotonn Li-ion-batterier å resirkulere i 2030, mens Europa vil ha 132 metriske kiloton. "Hvert [resirkulerings] selskap setter opp et anlegg med tusenvis av tonn kapasitet, men du kan ikke resirkulere mer materiale enn du har," bemerker han.
ReCells Spangenberger er enig i at behovet for økt batteriresirkuleringskapasitet ikke vil være presserende på en stund. Det er grunnen til at hans gruppes forskning er fokusert på langsiktige prosjekter, inkludert direkte katoderesirkulering. Tradisjonell resirkulering bryter katoden ned til et metallsalt, og det er kostbart å reformere saltet tilbake til katoder. ReCell planlegger å demonstrere en kostnadseffektiv metode for resirkulering av katodepulver i år, men det vil ta ytterligere fem år før disse prosessene vil være klare for høyvolumsapplikasjon.
Selv om batteritsunamien ennå ikke har kommet, sier Kochhar at produsenter av forbrukerelektronikk og elbiler er interessert i Li-Cycles tjenester nå. "Ofte presser de leverandørene sine til å jobbe med oss, noe som har vært flott for oss og veldig interessant å se," sier Kochhar.
"Forskerne som er involvert i resirkulering er veldig lidenskapelige om det de gjør - det er en stor teknisk utfordring, og de vil finne ut av det fordi det er den rette tingen å gjøre," sier Spangenberger. "Men det er også penger å tjene, og det er attraksjonen."
