211service.com
Recycling van lithiumbatterijen krijgt een boost
Het Amerikaanse ministerie van Energie heeft $ 9,5 miljoen toegekend aan een bedrijf in Californië dat van plan is Amerika's eerste recyclingfaciliteit voor lithium-ion-autoaccu's te bouwen.
Afvalstoffen: Het recyclen van versleten batterijen uit elektrische auto's levert een mix op van fijngesnipperde metalen, bestaande uit kobalt, aluminium, nikkel en koper (links weergegeven), en een slurry die wordt verwerkt tot een kobaltcake (rechts).
in Anaheim gevestigd Toxco zegt dat het de fondsen zal gebruiken om een bestaande faciliteit in Lancaster, OH, uit te breiden, die al de loodzuur- en nikkelmetaalhydridebatterijen recyclet die worden gebruikt in de hybride-elektrische voertuigen van vandaag.
Er is momenteel weinig economische noodzaak om lithium-ionbatterijen te recyclen. De meeste batterijen bevatten slechts kleine hoeveelheden lithiumcarbonaat als percentage van het gewicht en het materiaal is relatief goedkoop in vergelijking met de meeste andere metalen.
Maar experts zeggen dat het hebben van een recyclinginfrastructuur de zorgen zal wegnemen dat de adoptie van voertuigen die lithium-ionbatterijen gebruiken zou kunnen leiden tot een tekort aan lithiumcarbonaat en een afhankelijkheid van landen als China, Rusland en Bolivia, die de bulk controleren. van de wereldwijde lithiumreserves. Op dit moment loont het nauwelijks om lithium te recyclen, maar als de vraag toeneemt en er een grote voorraad gebruikt materiaal is, kan de situatie veranderen, zegt Linda Gaines, een onderzoeker bij het R&D-centrum voor transporttechnologie van het Argonne National Laboratory.
Toxco's DOE-beurs lijkt misschien zakgeld - vorige week de DOE awarded in totaal $ 2,4 miljard aan bedrijven die batterijen en systemen voor elektrische voertuigen ontwikkelen, maar het project staat ook nog in de kinderschoenen. De verkoop van plug-in hybrides en volledig elektrische voertuigen moet nog van de grond komen, en hoewel president Barack Obama heeft beloofd om tegen 2015 een miljoen plug-in hybrides op de Amerikaanse wegen te krijgen, zal het waarschijnlijk een decennium duren voordat grootschalige recycling vermogen is vereist.
Het aantonen van de capaciteit om te recyclen zal echter de sleutel zijn om te laten zien dat elektrische voertuigen echt groen zijn, zowel emissievrij in gebruik als duurzaam in ontwerp. Het beheer van deze batterijen moet op een milieuvriendelijke en economische manier gebeuren, zegt Todd Coy, executive vice president van Kinsbursky Brothers, het moederbedrijf van Toxco.
Toxco heeft ook een voorsprong op nieuwkomers op de markt. Het bedrijf is al de toonaangevende batterijrecycler in Noord-Amerika en recycleert sinds 1992 enkelvoudige en oplaadbare lithiumbatterijen die worden gebruikt in elektronische apparaten en industriële toepassingen in zijn Canadese fabriek in Trail, British Columbia. We beheren het grootste deel van de batterijen die er al zijn, zegt Coy.
De Trail-faciliteit is ook de enige ter wereld die lithiumbatterijen van verschillende groottes en chemische samenstellingen aankan. Wanneer oude batterijen arriveren, gaan ze naar een hamermolen en worden ze versnipperd, waardoor componenten van aluminium, kuiper en staal gemakkelijk kunnen worden gescheiden. Grotere batterijen die mogelijk nog een lading kunnen vasthouden, worden cryogeen ingevroren met vloeibare stikstof voordat ze worden gehamerd en versnipperd; bij -325 graden Fahrenheit wordt de reactiviteit van de cellen tot nul gereduceerd. Lithium wordt vervolgens geëxtraheerd door de batterijkamers in een bijtend bad te laten lopen dat lithiumzouten oplost, die worden uitgefilterd en gebruikt om lithiumcarbonaat te produceren. Het resterende slib wordt verwerkt om kobalt terug te winnen, dat wordt gebruikt om batterij-elektroden te maken. Ongeveer 95 procent van het proces is volledig geautomatiseerd.
De DOE-subsidie zal Toxco helpen het Trail-recyclingproces over te dragen naar zijn activiteiten in Ohio, en de basis te leggen voor een geavanceerde recyclingfabriek voor lithiumbatterijen die kan worden uitgebreid om de verwachte groei op de Amerikaanse markt voor elektrische voertuigen op te vangen. De fabrikant van elektrische auto's Tesla Motors , zoals de meeste grote autofabrikanten, stuurt oude of defecte batterijpakketten al naar Toxco's Trail-faciliteit voor recycling. Het is erg belangrijk voor ons, zegt Kurt Kelty, directeur energieopslagtechnologieën bij Tesla. Het recyclingprobleem is een belangrijk punt en we moeten het goed doen.
Maar volgens Kelty hangt de rendabiliteit van recycling grotendeels af van de chemische eigenschappen van de gebruikte lithium-ionbatterijen. Hij voegt eraan toe dat lithium momenteel een van de minst waardevolle metalen is om terug te winnen. Het lithium in een Tesla Roadster-batterijpakket zou bijvoorbeeld ongeveer $ 140 vertegenwoordigen van een systeem met een vervangingswaarde van $ 36.000. Voor de meeste lithium-ionbatterijen vertegenwoordigt lithium minder dan 3 procent van de productiekosten.
Het lithiumgedeelte is echt verwaarloosbare kosten als je het vergelijkt met andere metalen; nikkel, kobalt, dat worden de grootste drijfveren [van recycling], zegt Kelty, eraan toevoegend dat Tesla daadwerkelijk geld verdient door alleen de niet-lithium-gerecycleerde componenten van zijn batterijen te recyclen. Dus hoewel we veel artikelen hebben gelezen over de industrie die bijna geen lithium meer heeft, slaat het de plank volledig mis. Er is daar genoeg lithium.
Schattingen lopen uiteen, maar kobalt wordt op de markt verkocht voor ongeveer $ 20 per pond, vergeleken met $ 3 per pond voor lithiumcarbonaat. Kobalt, een bijproduct van de nikkel- en koperwinning, is ook schaarser en de helft van de wereldvoorraad komt uit de Democratische Republiek Congo, een politiek onstabiele regio.
Sommige lithium-ion-chemicaliën zijn minder kosteneffectief om te recyclen. De lithium-ijzerfosfaatbatterijen die door A123 Systems worden geproduceerd, leveren bijvoorbeeld niet zoveel waarde op. De goedkopere materialen in de batterijen van de A123 geven het bedrijf een voorsprong op concurrenten, maar maken de batterijen ook minder zuinig om te recyclen.
De lithiumsituatie kan veranderen. Onderzoeksconsulent voor de industrie Tru-groep zegt dat de wereldwijde recessie heeft geleid tot een groot overschot aan lithium op de markt, waardoor de prijzen laag zijn gebleven. Het adviesbureau verwacht echter dat in 2013 vraag en aanbod weer in evenwicht zijn en dat er rond 2017 en daarna een productiecrisis kan ontstaan.
Op de lange termijn zijn sommige waarnemers van mening dat de massale introductie van plug-in hybride en elektrische voertuigen, in combinatie met het feit dat een groot deel van de lithiumreserves van de wereld in buitenlandse en mogelijk onvriendelijke landen liggen, zou kunnen leiden tot een grote prijsstijging van lithium. carbonaat. De zorg is dat we piekolie kunnen verhandelen voor pieklithium.
Gaines bekijkt het schaarsteprobleem van dichtbij. Ze houdt toezicht op een vierjarig project in Argonne die de vraag op lange termijn naar lithium-ionbatterijmaterialen en recyclinginfrastructuur zal beoordelen. Gaines zegt dat onderzoek tot nu toe aantoont dat aan de vraag kan worden voldaan tot 2050, zelfs als de verkoop van plug-in auto's dramatisch groeit. Maar recycling zal cruciaal zijn om de VS te helpen minder afhankelijk te worden van buitenlandse lithiumbronnen. We laten zien dat recycling potentieel krappe voorraden zou verminderen, zegt ze.