Reciclarea bateriilor litiu-ion pentru recuperarea metalelor valoroase ar putea minimiza impactul social și de mediu al exploatării miniere. Unele dintre cele mai mari avantaje ar fi eliminarea milioanelor de tone de baterii aflate în depozitele de deșeuri, reducerea consumului de energie și a emisiilor generate în procesul de fabricare a bateriilor.
Totuși, în timp ce industria de reciclare a bateriilor mașinilor electrice se află în stadiul incipient de dezvoltare, convingerea producătorilor de automobile să utilizeze materiale reciclate rămâne o sarcină dificilă. „În general, impresia oamenilor este aceea că materialul reciclat nu este la fel de bun ca și cel de primă mână. Companiile de baterii încă ezită să folosească material reciclat”, a declarat Yan Wang, profesor de inginerie mecanică în cadrul Institutului Politehnic Worcester.
În cadrul unui nou studiu, realizat de către Wang și o echipă care a inclus cercetători din consorțiul american de baterii avansate (USABC) și compania de baterii A123 Systems, s-a demonstrat faptul că producătorii de automobile și baterii nu trebuie să se îngrijoreze. Rezultatele, publicate în cadrul revistei Joule, arată că bateriile cu catozi reciclați pot fi la fel de bune sau chiar mai bune decât cele care utilizează materiale noi, de ultimă generație.
Echipa a testat o serie de baterii cu catod NMC111 reciclat. Acesta conține cea mai comună compoziție chimică utilizată în industrie: o treime nichel, o treime mangan și o treime cobalt. Catozii au fost fabricați folosind o tehnică de reciclare brevetată, pe care Battery Resources, un startup cofondat de Wang, o comercializează în prezent.
Materialul reciclat a avut o structură microscopică mai poroasă, care este mai bună pentru transferul ionilor de litiu. Rezultatul a fost realizarea unor baterii cu o densitate de energie similară cu cele comerciale. Bateria obținută are o durată de viață mai mare cu 53% decât cea comercială.
În timp ce bateriile reciclate nu au fost testate în cadrul mașinilor electrice, testele au fost realizate la scări relevante din punct de vedere industrial. Cercetătorii au realizat mai multe celule standard, cu o capacitate de 11 Ah. În cadrul acestora au fost utilizate materiale cu aceeași densitate ca și cele utilizate în cadrul bateriilor vehiculelor electrice. „Inginerii din cadrul companiei A123 Systems au făcut majoritatea testelor folosind un protocol conceput de USABC pentru a îndeplini obiectivele de viabilitate comercială pentru vehiculele electrice hibride de tip plug-in. Rezultatele demonstrează că materialele catodice reciclate sunt o alternativă viabilă”, a declarat Wang.
Bateriile vehiculelor electrice sunt foarte complexe, iar reciclarea lor nu este ușoară. Aceasta implică fie arderea lor folosind o cantitate mare de energie, fie măcinarea și dizolvarea lor în acizi. Atât majoritatea companiilor mari de reciclare, care au utilizat în principal bateriile dispozitivelor electronice de larg consum, cât și startup-urile de reciclare folosesc aceste metode pentru a separa elementele cu scopul de a le vinde companiilor de materiale pentru baterii, care, la rândul lor, vor produce materiale de înaltă calitate pentru producătorii de mașini și baterii.
Totuși, valoarea reală a unei baterii din cadrul unui vehicul electric stă în catod”, a subliniat Wang. Materialele catodice sunt combinații patentate de metale, inclusiv nichel, mangan și cobalt.
Tehnologia de reciclare a companiei Battery Resources produce diverse materiale catodice NMC gata de utilizare, pe baza a specificațiilor transmise de către o companie de automobile. Asta înseamnă că vânzarea materialelor reciclate ar putea aduce un profit, lucru care nu poate fi spus despre majoritatea companiilor de reciclare. „Suntem singura companie care oferă o producție de material catodic. Alte companii produc doar elementele utilizate în fabricarea acestora. Așadar, valoarea adăugată este mai mică”, a adăugat Wang.
Tehnologia lor implică mărunțirea bateriilor și îndepărtarea carcaselor de oțel, a firelor de aluminiu și cupru, a materialelor plastice, precum și a materialelor din celule pentru reciclare. Masa neagră rămasă este dizolvată în solvenți, iar grafitul, carbonul și impuritățile sunt filtrate sau separate chimic. Folosind o tehnică chimică brevetată, nichelul, manganul și cobaltul sunt apoi amestecate în raporturile dorite pentru a produce pulberi de catod.
Battery Resources vinde deja materialele reciclate unor mici producători de baterii. Compania intenționează să deschidă prima sa fabrică comercială, care va putea procesa 10.000 de tone de baterii, în anul 2022. În luna septembrie 2021, fondatorii acesteia au strâns 70 de milioane de dolari, cu care intenționează să lanseze încă două facilități în Europa până la sfârșitul anului 2022.
