Аккумуляторы для электромобилей: что происходит после того, как они утилизируются?

Больше электромобилей - это больше старых батарей, содержащих ценные металлы. Но пока их сложно перерабатывать.

Аккумуляторы для электромобилей - это шедевры инженерной мысли. Они снова и снова снабжают электромобили энергией, достаточной для проезда сотен километров, и при этом полностью исключают выбросы вредных веществ. Но по истечении срока службы батареи становятся экологической проблемой, поскольку эффективной утилизации еще не существует.

Обратная сторона электромобильности

Электромобили становятся все более популярными, но это также означает, что миллионы батарей исчерпают свой срок службы в течение следующих нескольких десятилетий. Это не было проблемой, пока электромобили все еще были редкостью. Однако несколько крупных автопроизводителей объявили, что в обозримом будущем откажутся от двигателей внутреннего сгорания. Такие страны, как Великобритания, хотят запретить новую регистрацию авто с ДВС с 2040 года. Проблема в том, что современные аккумуляторы электромобилей не предназначены для вторичной переработки.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Батареи - опасные отходы. Если они попадают на свалку, они могут выделять токсины, такие как тяжелые металлы. Не говоря уже о гигантской трате ресурсов, потому что многие исходные материалы для аккумуляторов редки и срочно требуют повторного использования. В некоторых странах сейчас действуют правила, согласно которым определенную часть старых батарей необходимо утилизировать. ЕС также готовит новую версию Директивы ЕС по аккумуляторам. В конце концов, эффективная переработка - это не только вопрос затрат, она также способствует экономической и национальной безопасности. Важные аккумуляторные металлы в настоящее время добываются только в одной или нескольких странах. Вот почему сейчас вкладывается много денег в исследование новых методов утилизации.

Самая большая проблема с переработкой аккумуляторов заключается в том, что аккумуляторы сильно различаются по своему составу и структуре. Они часто скрепляются клеем, и их трудно разобрать. Это затрудняет разработку эффективных систем рециркуляции. Поэтому производителям зачастую дешевле покупать новые металлические аккумуляторы, чем те, которые производятся от старых аккумуляторов.

Аккумуляторы в электромобилях обычно состоят из пакета с несколькими модулями, каждый из которых, в свою очередь, содержит множество аккумуляторных ячеек. В ячейке атомы лития перемещаются вперед и назад через электролит между графитовым анодом и катодным слоем из оксида металла. Основными типами катодов являются никель-кобальт-алюминиевые, железо-фосфатные и никель-марганцево-кобальтовые. Сегодняшняя переработка в основном нацелена на металлы, кобальт и никель, которые являются особенно дорогими. По сути, это два процесса: пирометаллургия и гидрометаллургия.

В пирометаллургии элемент сначала механически измельчают, а затем сжигают. Остается обугленная масса пластика, металлов и клея. Компании по вторичной переработке затем используют различные методы для извлечения металлов, такие как дальнейшее сжигание. С другой стороны, в гидрометаллургии материал батареи погружается в кислоту, которая создает металлосодержащую жидкость, из которой извлекаются металлы. Иногда оба метода также комбинируются.

Оба метода имеют свои преимущества и недостатки. Например, в пирометаллургии перерабатывающим компаниям не нужно знать тип или состав батареи, а также то, была ли она полностью разряжена. Для этого процесс очень энергоемкий. В гидрометаллургии можно извлекать материалы, которые нельзя получить простым сжиганием. Однако при этом выделяются токсичные и вредные химические вещества. Кроме того, иногда бывает трудно извлечь нужные вещества из химического супа. Один из подходов - это специальные соединения, которые растворяют одни металлы батарей и оставляют другие в твердой форме. Тогда их легче отделить друг от друга.

Общим для обоих процессов является то, что они производят много отходов и выделяют парниковые газы. К тому же они не совсем безвредны. Если вы порежете слишком глубоко или в неправильном месте аккумуляторный элемент Теслы, может произойти короткое замыкание, батарея может загореться и испустить токсичные пары.

Вместо этих сложных и трудоемких процессов идеальным решением была бы прямая переработка, при которой катод остается неповрежденным. Это также было бы привлекательно для производителей аккумуляторов, потому что переработанные катоды легко обрабатывать. В случае прямой рециркуляции электролит будет отсасываться, ячейка измельчается, а связующие вещества удаляются с помощью тепла или растворителей. Затем материал анода и катода будет разделен с помощью флотации. После этого материал катода напоминает детскую присыпку. Американские исследователи подсчитали, что этот метод будет осуществимым и прибыльным в будущем при правильных условиях.

Однако до тех пор остается решить несколько проблем. Это включает в себя маркировку батарей производителями, чтобы компании, занимающиеся переработкой, знали, какой это тип элемента и стоит ли его утилизировать. Потому что рынок аккумуляторов быстро меняется, и катоды, произведенные сегодня, могут не понадобиться завтра. Еще одна проблема - эффективный демонтаж аккумуляторов электромобилей: например, с аккумуляторным модулем от Nissan Leaf это может занять два часа. Или цилиндрические элементы от Tesla: они скреплены почти неразрушимым полиуретановым бетоном.

Поэтому лучше всего с самого начала разрабатывать батареи таким образом, чтобы их можно было утилизировать с максимальной эффективностью. В прошлом году BYD выпустила литий-феррофосфатную батарею Blade Battery. Она работает без модулей, вместо них внутри есть плоские ячейки. Их можно легко удалить вручную, не снимая проводов и клея. Аккумулятор является ответом на измененные правила Китая, согласно которым производители аккумуляторов несут ответственность за переработку аккумуляторов электромобилей. Сегодня Китай уже перерабатывает больше литий-ионных батарей, чем весь остальной мир вместе взятый. Однако по большей части также используются пиро- и гидрометаллургические методы.

Исследователи вторичной переработки отмечают, что эффективная переработка требует не только дальнейших технологических достижений. Препятствием может быть высокая стоимость транспортировки батарей как легковоспламеняющихся предметов через национальные границы. Поэтому также важно строить центры переработки в нужных местах.

Так что есть еще много вопросов, на которые нет ответа, но, по крайней мере, в этом вопросе есть подвижки. В Германии в начале 2021 года вступил в силу измененный Закон о батареях с более строгими требованиями к регистрации и возврату. Комиссия ЕС также представила предложение о новом, общеевропейском регламенте по аккумуляторным батареям. Он обеспечивает минимальные экологические требования, особенно для литий-ионных аккумуляторов , и учитывает весь жизненный цикл аккумулятора. Промышленные и тяговые аккумуляторы должны быть полностью собраны к 2025 году, как и 65 % старых аккумуляторов из домашних хозяйств.

Проект также содержит конкретные цели по переработке лития, кобальта, никеля и меди. Также планируется, что содержание переработанного кобальта, свинца, лития и никеля будет указано для промышленных аккумуляторов и тяговых аккумуляторов, при этом ЕС установит определенные минимальные количества с 2030 года. Используя цифровой паспорт продукта, пользователи должны иметь возможность увидеть, сколько выбросов парниковых газов было произведено при производстве батареи. Постановление закроет нормативную лазейку и заменит директиву ЕС по батареям, которая действует с 2006 года. опубликовано econet.ru по материалам energyload.eu

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet