ADAPT: переработка аккумуляторов электромобилей требует инноваций

Аккумуляторы электромобилей значительно больше, чем аккумуляторы в автомобилях с бензиновым двигателем, требуют обширной добычи материалов и поиска способов их переработки.

Между полностью аккумуляторно-электрическими и гибридными подключаемыми вариантамиПо данным Международного энергетического агентства, в 2019 году на дорогах мира было около 7,2 миллиона электромобилей по сравнению с жалкими 20000 в 2010 году, причем на долю США приходится около 1,5 миллиона.

Электромобили становятся все более популярными во многом из-за значительного снижения воздействия на окружающую среду; Отчет Международного совета по экологически чистому транспорту показывает, что электромобили в Европе производят в среднем на 50 процентов меньше парниковых газов за жизненный цикл за первые 100 лет,000 по сравнению с транспортными средствами с двигателями внутреннего сгорания.

Однако электромобили не являются полностью экологически чистыми с самого начала. Батареи, которые питают электромобили, значительно больше, чем те, которые используются в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания, и требуют обширной добычи таких материалов, как кобальт и литий, что приводит к значительному загрязнению окружающей среды.

Материалы для аккумуляторов также будет становиться все труднее добывать: по прогнозам МЭА, к 2030 году на дорогах мира будет более 145 миллионов электромобилей, а это означает, что спрос на аккумуляторы будет расти в геометрической прогрессии в ближайшие годы.

И проблемы, с которыми сталкиваются производители аккумуляторов, не заканчиваются после того, как аккумулятор помещается в автомобиль.

Для того чтобы внедрение электромобилей стало не причудой, а долгосрочным и жизнеспособным решением для отрасли, масштабная переработка аккумуляторов должна стать гораздо более распространенной, чем сейчас.

Комплексная переработка

Согласно отчету агентства Reuters, исследователи из Великобритании и США нашли несколько способов переработки аккумуляторов электромобилей, «которые могут радикально сократить расходы и выбросы углекислого газа», а также увеличить глобальные поставки «в связи с ожидаемым ростом спроса».

Учитывая такие материалы, как кобальт и никель, добыча которых обходится дорого, возможность извлечения этих материалов из батареи сэкономит много времени, денег и выбросов парниковых газов.

«Мы не можем перерабатывать сложные продукты, такие как батареи, так же, как мы перерабатываем другие металлы. Измельчение, смешивание компонентов батареи и пирометаллургия разрушают ценность», — сказал Гэвин Харпер, научный сотрудник поддерживаемого правительством Института Фарадея в Великобритании.

Пирометаллургия — это практика извлечения металлов из вещества с использованием доменных печей. Между этим и другими современными методами, которые включают «измельчение батарей на очень мелкие кусочки» и переработку этой стружки в необходимый материал, нынешние методы переработки не могут адекватно восстановить многие материалы из нынешних аккумуляторов для электромобилей.

Однако, по данным Reuters, исследователи из нескольких британских университетов, работающие через Институт Фарадея, британскую государственную исследовательскую лабораторию, «нашли способ использовать ультразвуковые волны для переработки катода и анода» в аккумуляторе электромобиля без необходимости измельчения.

Эта технология восстанавливает кобальт, никель и марганец из катодного порошка батареи, а графит — из анодного порошка. Один из исследователей, работающих над проектом, говорит, что процесс разделения с помощью ультразвуковых волн может сэкономить до 60 процентов материалов по сравнению со стоимостью «первичного материала».

Исследователи также говорят, что этот метод позволяет переработать в «100 раз» больше материала аккумуляторов за тот же период, что и более традиционные методы переработки.

По другую сторону океана США также разрабатывают технологии в рамках спонсируемой Министерством энергетики программы, известной как ReCell, которая фокусируется на методах термической переработки и переработки с использованием растворителей, которые, согласно отчету Reuters, являются «многообещающими».

Джефф Спангенбергер, глава ReCell, говорит, что США сейчас не производят большую часть катодного порошка внутри страны, поэтому поиск более эффективных способов переработки аккумуляторов в стране может сделать американских производителей более самодостаточными на рынке электромобилей.

Вполне прибыльно

В настоящее время существующая инфраструктура для разработки аккумуляторов для электромобилей не находится на достаточном уровне, чтобы устойчиво удовлетворять растущий спрос.

Если OEM-производители хотят, чтобы электромобили стали отраслевым стандартом, одни только современные методы переработки аккумуляторов не помогут.

«Чтобы сделать переработку литий-ионных аккумуляторов прибыльной, не требуя от потребителей платы за утилизацию, а также стимулировать рост индустрии переработки, — говорит Спангенбергер в статье, — необходимо разработать новые методы, которые приносят более высокую прибыль переработчикам».