Senare i år, det kanadensiska företagetLi-cykelkommer att börja bygga en fabrik för 175 miljoner USD i Rochester, N.Y., på grund av det som tidigare var Eastman Kodak-komplexet. När det är färdigt kommer det att vara den största litiumjonbatteriåtervinningsanläggningen i Nordamerika.
Anläggningen kommer att ha en slutlig kapacitet på 25 metriska kiloton insatsmaterial, och återvinner 95 procent eller mer av kobolt, nickel, litium och andra värdefulla element genom företagets noll-avloppsvatten, noll-utsläppsprocess. "Vi kommer att vara en av de största inhemska källorna till nickel och litium, såväl som den enda källan till kobolt i USA", sägerAjay Kochhar, Li-Cycles medgrundare och VD.
Företaget grundades i slutet av 2016 och är en del av en blomstrande industri fokuserad på att förhindra tiotusentals ton litiumjonbatterier från att hamna på deponier. Av de 180 000 ton Li-ion-batterier som var tillgängliga för återvinning i hela världen 2019, återvanns bara lite över hälften. När produktionen av litiumjonbatterier ökar ökar också intresset för återvinning.
Enligt London-baseradeCirkulär energilagring, ett konsultföretag som spårar marknaden för återvinning av litiumjonbatterier, återvinner ett hundratal företag världen över litiumjonbatterier eller planerar att göra det snart. Industrin är koncentrerad till Kina och Sydkorea, där den stora majoriteten av batterierna också tillverkas, men det finns flera dussin återvinningsstartups i Nordamerika och Europa. Utöver Li-Cycle innehåller den listan StockholmsbaseradeNorthvolt, som tillsammans bygger en anläggning för återvinning av elbilar med NorgesHydro, och Tesla alun J.B. StraubelsRedwood material, som har en bredare räckvidd för återvinning av elektroniskt avfall. [Se sidofältet, "14 projekt för återvinning av litiumjonbatterier att titta på."]
Dessa startups syftar till att automatisera, effektivisera och städa upp vad som har varit en arbetsintensiv, ineffektiv och smutsig process. Traditionellt innebär batteriåtervinning antingen att man bränner dem för att återvinna några av metallerna, eller att man maler upp batterierna och behandlar den resulterande "svarta massan" med lösningsmedel.
Batteriåtervinning behöver inte bara vara renare – det måste också vara tillförlitligt lönsamt, sägerJeff Spangenberger, direktör förReCell Center, ett forskningssamarbete för batteriåtervinning som stöds av U.S. Department of Energy. "Att återvinna batterier är bättre än om vi bryter nytt material och slänger batterierna", säger Spangenberger. ”Men återvinningsföretag har problem med att göra vinster. Vi måste göra det kostnadseffektivt, så att människor har ett incitament att ta tillbaka sina batterier.”
Li-cykel kommer att fungera på en "ekr och nav"-modell, där ekrarna hanterar den preliminära bearbetningen av gamla batterier och batteriskrot, och den svarta massan matas in i ett centralt placerat nav för slutlig bearbetning till material av batterikvalitet. Företagets första eker finns i Kingston, Ontario, nära Toronto, där Li-Cycle har sitt huvudkontor; en andra eker har precis öppnat i Rochester, där det framtida navet är planerat att öppna 2022.
Li-cykel-ingenjörer förbättrade iterativt på traditionell hydrometallurgisk återvinning, säger Kochhar. Till exempel, istället för att demontera ett EV-batteripaket i celler och ladda ur dem, separerar de paketet i större moduler och bearbetar dem utan urladdning.
När det kommer till batterikemi är Li-Cycle agnostisk. Vanliga nickel-mangan-koboltoxidbatterier återvinns lika lätt som batterier baserade på litiumjärnfosfat. "Det finns ingen enhetlighet i branschen," konstaterar Kochhar. "Vi vet inte den exakta kemin hos batterierna, och vi behöver inte veta det."
Hur många batterier behöver återvinnas? I presentationer hänvisar Kochhar till en "inkommande tsunami" av förbrukade litiumjonbatterier. Med den globala försäljningen av elbilar som förväntas stiga från 1,7 miljoner år 2020 till 26 miljoner år 2030, är det lätt att föreställa sig att vi snart kommer att översvämmas av förbrukade batterier.
Men litiumjonbatterier har lång livslängd, sägerHans Eric Melin, chef för Circular Energy Storage. "Trettio procent av begagnade elbilar från den amerikanska marknaden finns nu i Ryssland, Ukraina och Jordanien, och batteriet följde med som passagerare på den resan", säger Melin. EV-batterier kan också återanvändas somstationär förvaring. "Det finns fortfarande mycket värde i dessa [begagnade] produkter", säger han.
Melin uppskattar att USA kommer att ha cirka 80 metriska kiloton Li-ion-batterier att återvinna år 2030, medan Europa kommer att ha 132 metriska kiloton. "Varje [återvinnings]företag sätter upp en anläggning med tusentals ton kapacitet, men du kan inte återvinna mer material än du har", konstaterar han.
ReCells Spangenberger håller med om att behovet av ökad batteriåtervinningskapacitet inte kommer att vara pressande på ett tag. Det är därför hans grupps forskning är inriktad på långsiktiga projekt, inklusive direkt katodåtervinning. Traditionell återvinning bryter ner katoden till ett metallsalt, och att reformera saltet tillbaka till katoder är dyrt. ReCell planerar att demonstrera en kostnadseffektiv metod för återvinning av katodpulver i år, men det kommer att dröja ytterligare fem år innan dessa processer kommer att vara redo för applicering i stora volymer.
Även om batteritsunamin ännu inte har anlänt, säger Kochhar att konsumentelektronik- och elbilstillverkare är intresserade av Li-Cycles tjänster nu. "Ofta pressar de sina leverantörer att arbeta med oss, vilket har varit bra för oss och verkligen intressant att se", säger Kochhar.
"Forskarna som är involverade i återvinning är mycket passionerade när det gäller vad de gör - det är en stor teknisk utmaning och de vill ta reda på det eftersom det är rätt sak att göra", säger Spangenberger. "Men det finns också pengar att tjäna, och det är attraktionen."
