Cirba Solutions dokáže obnovit více než 95 % kritických materiálů obsažených v baterii EV. Obrázek ukazuje pracovníka Cirba Solutions, jak rozebírá baterii EV, aby se připravil na recyklaci. (Cirba Solutions)
Honda využívá recyklační firmy pro budoucí baterie EV
2023-07-03 Kami Buchholz
Recyklace a opětovné použití materiálů z baterií je pro Hondu nejvyšší prioritou, protože výrobce vozidel se do roku 100 zaměřuje na 2040 % svého celosvětového prodeje automobilů na elektrifikované vozy.
Zobrazit galerii »
Tyto dohody se společnostmi zabývajícími se recyklací baterií jsou dobře načasované.»
Honda říká, že toto je rok, kdy řešení udržitelnosti pro její budoucí podnikání v oblasti elektromobilů vytvoří pevnou půdu pod nohama. „To zahrnuje zahájení budování infrastruktury pro recyklaci a opětovné použití baterií EV v rámci přípravy na případný konec životnosti [elektrifikovaných] vozidel a jejich baterií,“ Phil Cozad, severoamerický lídr v oblasti recyklace lithium-iontových baterií pro vývoj a vývoj Honda. Manufacturing America LLC, řekl SAE Media.
Začátkem tohoto roku uzavřela Honda smlouvy se dvěma společnostmi zabývajícími se recyklací baterií, Cirba Solutions a Ascend Elements. „Tyto dohody se společnostmi zabývajícími se recyklací baterií jsou dobře načasované, protože strategie elektrifikace společnosti Honda, kterou jsme oznámili před dvěma lety, je nyní v plném proudu, počínaje urychlením prodeje hybridních elektrických vozidel, zatímco pracujeme na přechodu na 100% elektrifikované BEV a FCEV. do roku 2040,“ vysvětlil Cozad.
Do roku 2050 hodlá Honda svými firemními aktivitami a všemi produkty dosáhnout uhlíkové neutrality. “Dosáhnout toho bude vyžadovat bezprecedentní změnu téměř ve všem, co děláme, včetně toho, jak získáváme materiály, jak vyrábíme a prodáváme nové produkty a jak recyklujeme nebo znovu používáme každý kousek materiálů z našich vozidel po skončení životnosti,” Cozad tvrdil.
Těžba a rafinace surovin prvního použití vyžaduje značné množství energie. Těžba nerostů také vypouští do atmosféry obrovské množství uhlíkových emisí. „Proto je naším plánem přepracovat vozidla s ukončenou životností zpět na suroviny a poté tyto materiály znovu použít při vytváření nových produktů,“ vysvětlil Cozad. Další výhodou přístupu k recyklaci a opětovnému použití je snížená nestálost trhu u konečných materiálů.
Andreas Breiter, partner globální poradenské firmy pro řízení McKinsey & Co., poznamenal, že používání recyklovaných materiálů baterií pro baterie EV se rovná přibližně o 25 % nižším emisím uhlíku v bateriových článcích oproti použití původních surovin pro baterie. „Je to důsledek snížených emisí uhlíku ve fázi těžby a rafinace surovin, kde recyklace surovin z baterií způsobuje asi třikrát až čtyřikrát nižší emise ve srovnání s používáním nových surovin pro baterie, které vyžadují těžbu a zpracování materiálů nižší kvality, “ řekl Breiter.
Přeměna starých baterií na nové baterie
Baterie EV obsahuje velké množství materiálů. „Materiály jsou recyklovatelné, od vnějšího ocelového pláště až po vnitřní kabeláž a dokonce i systém správy baterií. Chemie baterií určí, jaké kritické kovy je možné extrahovat, ale typickými příklady jsou nikl, kobalt, lithium a mangan,“ řekl SAE Media David Klanecky, prezident a generální ředitel společnosti Cirba Solutions.
Procesy Cirba Solutions mohou pracovat se všemi chemickými složeními baterií, včetně olova, alkalických, nikl-kadmiových, nikl-metalhydridových a lithium-iontových. “Zpracováváme také některé méně známé chemické látky, které se používají ve vojenských aplikacích,” řekl Klanecký. Všechny typy formátů baterií (jako jsou hranolové, pouzdrové a válcové) a velikosti bateriových sad (včetně osobních EV a užitkových vozidel) také zpracovává společnost se sídlem v Charlotte v Severní Karolíně, která vznikla spojením Heritage Battery Recycling v roce 2022, Technologie načítání a bateriová řešení.
Recyklované materiály mohou nebo nemusí vyžadovat další zpracování. „Pokud je výstupem ze zpracované baterie černá hmota, pak materiály budou potřebovat další zpracování, aby se dostaly na materiál bateriové kvality. Jinak může proces přejít přímo na bateriovou sůl, která je na úrovni čistoty pro vývoj nových katod,“ řekl Klanecky s tím, že proces extrakce společnosti má ochranu duševního vlastnictví.
Ascend Elements používá novou techniku zpracování materiálů, aby se staly katodovým materiálem připraveným pro baterie. „Náš patentovaný proces přímé syntézy prekurzorů Hydro-to-Cathode eliminuje energeticky náročné mezikroky a vytváří nový katodový prekurzor (pCAM) bez extrakce nebo separace kovů,“ řekl Mike O’Kronley, CEO Ascend Elements.
Namísto extrakce kovů z černé hmoty jsou nečistoty extrahovány procesem Ascend Elements, který ponechává katodové minerály neporušené ve vodném roztoku. “Potom používáme techniky mikrostrukturního inženýrství k úpravě elementární krystalové struktury potřebné k vývoji nového katodového materiálu podle přesných zákaznických specifikací,” řekl O’Kronley. Eliminací mezikroků zpracování se uhlíková stopa nového materiálu katody sníží o více než 90 % ve srovnání s tradičními metodami výroby katody.
„Můžeme recyklovat 10 let starou baterii z EV první generace, rozložit ji na vodný roztok obsahující atomy lithia, niklu a kobaltu a poté tyto atomy přeskupit na nejnovější typ katodových aktivních materiálů,“ O’Kronley uvedl, přičemž jako příklady uvádí lithium-nikl-mangan-kobalt-oxid (NMC) 811 nebo vysoce nikl-kobalt-mangan-hliník (NMCA).
Vstupní surovinou může být směs různých typů lithium-iontových baterií a základního složení, jako jsou použité baterie z elektromobilů, notebooků, mobilních telefonů, skútrů a elektrického nářadí. „Dokonce i šrot a odpad z gigatovárny mohou být součástí směsi. Před recyklací není nutné třídit baterie do různých kategorií,“ zdůraznil O’Kronley.
Výroba recyklace baterií v USA roste
Kromě svého ústředí a centra výzkumu a vývoje ve Westborough, Massachusetts, má Ascend Elements závod na recyklaci baterií o rozloze 150,000 1 čtverečních stop v Covingtonu ve státě Georgia a pilotní závod na slinování katody v Novi, Michigan. Společnost investuje více než 480 miliardu dolarů, včetně 2024 milionů dolarů v grantových fondech z Ministerstva energetiky USA, do vybudování a vybavení udržitelného výrobního komplexu katody v Hopkinsville v Kentucky. Bude to první zařízení pCAM v USA. Závod, jehož provoz se očekává koncem roku 750,000, bude mít kapacitu na výrobu NMC pCAM až pro XNUMX XNUMX EV ročně.
Cirba Solutions má pět závodů v USA a závod v Kanadě. Sedmá továrna v Severní Americe má prorazit koncem roku 2023. Tato továrna v Jižní Karolíně v hodnotě 340 milionů USD bude v provozu ve fázích počínaje koncem roku 2024. Stávající továrna Cirba Solutions v Lancasteru ve státě Ohio prochází rozšířením o 275 milionů USD (tzv. Projekt elektrárny v Ohiu zahrnuje více než 82 milionů dolarů z federálních fondů). „Zvýšíme kapacitu vstupních baterií, které lze zpracovat, o více než 600 procent a rozšíříme nabídku produktů vycházejících z tohoto závodu, abychom mohli vyrábět soli na bázi niklu, kobaltu a lithia. přímo zpět do dodavatelského řetězce baterií,“ řekl Klanecky. Až bude zařízení v Lancasteru plně funkční, bude shromažďovat, rozebírat a drtit materiály z Li-ion baterií a poté je každoročně zpracovávat pro použití v katodách, které mohou napájet více než 200,000 XNUMX nových EV.
Revoluce recyklace v USA
Zatímco soukromé a vládní investice do recyklace baterií zvyšují kapacitu v USA, tato země není globálním lídrem. „Čína je před zbytkem světa ve všech aspektech výroby Li-ion baterií. To zahrnuje nejen montáž baterie, ale celý dodavatelský řetězec baterií, který také zahrnuje rafinaci surovin a recyklaci baterií,“ poznamenal O’Kronley.
Prakticky každý výrobce automobilů naklání své operace směrem k elektrifikaci vozidel a recyklaci baterií, tvrdí Klanecky z Cirba Solutions. “Výrobci automobilů jsou v různých fázích recyklace baterií a to je založeno na plánech elektrifikace každého OEM a na tom, jak agresivně chtějí být, aby byli plně električtí a byli schopni získávat a recyklovat kritické suroviny,” řekl. GM byla jednou z prvních automobilek, která přešla od vozidel poháněných ICE k elektrifikovanému portfoliu a stala se partnerem společností zabývajících se recyklací baterií.
Pro Hondu znamená dosažení udržitelnosti pro její podnikání v oblasti elektromobilů využití současných technických znalostí a vývoj nových obchodních modelů. „Stejně jako u každé nově vznikající potřeby bude zapotřebí inovace a neustálé zlepšování, aby se recyklace kompletních vozidel a baterií elektromobilů rozšířila na úroveň potřebnou pro efektivní nahrazení zdrojů surovin pro první použití,“ poznamenal Cozad.
V červnu 2023 ministerstvo energetiky USA oznámilo více než 192 milionů dolarů na financování recyklace baterií spotřebního zboží, pokračovalo v soutěži Battery Recycling Prize (program, který začal v roce 2019), financovalo novou soutěž o průlom a také zahájilo konsorcium pro výzkum a vývoj pokročilých baterií. . Konsorcium poskytne až 60 milionů dolarů na další fázi rozsáhlé komercializace elektromobilů, včetně dalšího rozvoje domácího dodavatelského řetězce baterií a pokroku v recyklačních kapacitách baterií pro elektromobily.
Průmyslový odhad, že se dnes celosvětově recykluje méně než 5 % lithium-iontových baterií na konci životnosti, je ohromující málo. Ale obraz recyklace se změní. „V roce 2035 průmysl uvidí výhody práce, která se dnes provádí, včetně přístupu ke sběrným/odkládacím místům baterií, zvýšení udržitelného obsahu používaného v nových bateriích pro elektromobily a větší sektor čisté energie,“ předpověděl Klanecky.
