Senere på året, det canadiske firmaLi-cyklusvil begynde at bygge et anlæg til USD 175 millioner i Rochester, N.Y., på grund af det, der plejede at være Eastman Kodak-komplekset. Når det er færdigt, vil det være det største lithium-ion batteri-genbrugsanlæg i Nordamerika.
Anlægget vil have en eventuel kapacitet på 25 metriske kiloton inputmateriale, og genvinde 95 procent eller mere af kobolt, nikkel, lithium og andre værdifulde elementer gennem virksomhedens nul-spildevand, nul-emissionsproces. "Vi vil være en af de største indenlandske kilder til nikkel og lithium, såvel som den eneste kilde til kobolt i USA," sigerAjay Kochhar, Li-Cycles medstifter og administrerende direktør.
Virksomheden blev grundlagt i slutningen af 2016 og er en del af en blomstrende industri med fokus på at forhindre titusindvis af tons lithium-ion-batterier i at komme på lossepladser. Af de 180.000 tons Li-ion-batterier, der er tilgængelige til genbrug på verdensplan i 2019, blev lidt over halvdelen genbrugt. I takt med at produktionen af lithium-ion-batterier stiger, stiger interessen for genbrug også.
Ifølge London-baseretCirkulær energilagring, et konsulentfirma, der sporer markedet for genbrug af lithium-ion-batterier, omkring hundrede virksomheder verden over genbruger lithium-ion-batterier eller planlægger at gøre det snart. Industrien er koncentreret i Kina og Sydkorea, hvor langt størstedelen af batterierne også fremstilles, men der er flere dusin genbrugsstartups i Nordamerika og Europa. Ud over Li-Cycle inkluderer listen Stockholm-baseredeNorthvolt, som i fællesskab bygger et EV-batteri-genbrugsanlæg med NorgesHydro, og Tesla alun J.B. StraubelsRedwood materialer, som har et bredere anvendelsesområde for genanvendelse af elektronisk affald. [Se sidebjælken, "14 projekter til genbrug af Li-ion-batterier at se."]
Disse startups har til formål at automatisere, strømline og rydde op i, hvad der har været en arbejdskrævende, ineffektiv og beskidt proces. Traditionelt indebærer genbrug af batterier enten at brænde dem for at genvinde nogle af metallerne, eller også at slibe batterierne op og behandle den resulterende "sorte masse" med opløsningsmidler.
Batterigenanvendelse behøver ikke kun at være renere - det skal også være pålideligt rentabelt, sigerJeff Spangenberger, direktør forReCell Center, et forskningssamarbejde om genbrug af batterier støttet af det amerikanske energiministerium. "Genbrug af batterier er bedre, end hvis vi udvinder nye materialer og smider batterierne ud," siger Spangenberger. ”Men genbrugsvirksomheder har problemer med at få overskud. Vi skal gøre det omkostningseffektivt, så folk har et incitament til at bringe deres batterier tilbage."
Li-cyklus vil fungere på en "eger og nav"-model, hvor egerne håndterer den foreløbige behandling af gamle batterier og batteriskrot, og den sorte masse føres ind i en centralt placeret hub til endelig forarbejdning til batterikvalitetsmaterialer. Virksomhedens første eger er i Kingston, Ontario, nær Toronto, hvor Li-Cycle har hovedkvarter; en anden eger er netop åbnet i Rochester, hvor den fremtidige hub er planlagt til at åbne i 2022.
Li-cyklus ingeniører forbedrede iterativt på traditionel hydrometallurgisk genbrug, siger Kochhar. For eksempel, i stedet for at adskille en EV-batteripakke i celler og aflade dem, adskiller de pakken i større moduler og behandler dem uden at aflade dem.
Når det kommer til batterikemi, er Li-Cycle agnostisk. Almindelige nikkel-mangan-koboltoxid-batterier genanvendes lige så let som batterier baseret på lithiumjernfosfat. "Der er ingen ensartethed i branchen," bemærker Kochhar. "Vi kender ikke den nøjagtige kemi af batterierne, og vi behøver ikke at vide det."
Hvor mange batterier skal lige genbruges? I præsentationer refererer Kochhar til en "indkommende tsunami" af brugte lithium-ion-batterier. Med det globale salg af elbiler, der forventes at stige fra 1,7 millioner i 2020 til 26 millioner i 2030, er det let at forestille sig, at vi snart vil være oversvømmet af brugte batterier.
Men lithium-ion-batterier har lang levetid, sigerHans Eric Melin, direktør for Cirkulær Energilagring. "Tredive procent af brugte elbiler fra det amerikanske marked er nu i Rusland, Ukraine og Jordan, og batteriet fulgte med som passager på den rejse," siger Melin. EV-batterier kan også genanvendes somstationær opbevaring. "Der er stadig meget værdi i disse [brugte] produkter," siger han.
Melin anslår, at USA vil have omkring 80 metriske kiloton Li-ion-batterier til genanvendelse i 2030, mens Europa vil have 132 metriske kiloton. "Hver [genbrugs]virksomhed opretter et anlæg med tusindvis af tons kapacitet, men du kan ikke genbruge mere materiale, end du har," bemærker han.
ReCells Spangenberger er enig i, at behovet for øget batterigenanvendelseskapacitet ikke vil være presserende i et stykke tid. Derfor er hans gruppes forskning fokuseret på længerevarende projekter, herunder direkte katodergenanvendelse. Traditionel genbrug nedbryder katoden til et metalsalt, og det er dyrt at reformere saltet tilbage til katoder. ReCell planlægger at demonstrere en omkostningseffektiv metode til genanvendelse af katodepulvere i år, men der vil gå yderligere fem år, før disse processer vil være klar til anvendelse i store mængder.
Selvom batteri-tsunamien endnu ikke er ankommet, siger Kochhar, at forbrugerelektronik- og el-producenter er interesserede i Li-Cycles tjenester nu. "Ofte presser de deres leverandører til at arbejde med os, hvilket har været fantastisk for os og virkelig interessant at se," siger Kochhar.
"Forskerne, der er involveret i genbrug, er meget passionerede omkring det, de laver - det er en stor teknisk udfordring, og de vil finde ud af det, fordi det er det rigtige at gøre," siger Spangenberger. "Men der er også penge at tjene, og det er attraktionen."
