Recyclingtechnologieën voor afgedankte lithium-ionbatterijen (LIB's) houden geen gelijke tred met de snelle opkomst van elektrische voertuigen, een potentieel enorm afvalbeheerprobleem op te slaan voor de toekomst, volgens een nieuwe studie.

Een overzicht van de recycling van lithium-ionbatterijen onder leiding van de Universiteit van Birmingham suggereert dat, terwijl elektrische voertuigen (EV's) een oplossing bieden om vervuiling te verminderen, overheden en de industrie moeten nu handelen om een ​​robuuste recyclinginfrastructuur te ontwikkelen om aan de toekomstige recyclingbehoefte te voldoen.

De studie, uitgevoerd in samenwerking met onderzoekers van de universiteiten van Newcastle en Leicester, wordt vandaag gepubliceerd in het 150-jarig jubileumnummer van Natuur .

Dr. Gavin Harper, Faraday Research Fellow aan de Universiteit van Birmingham, is hoofdauteur van het papier. Hij zei:"De recyclinguitdaging is niet eenvoudig:er is een enorme variëteit in de chemie, vormen en ontwerpen van lithium-ionbatterijen die in EV's worden gebruikt. Individuele cellen worden tot modules gevormd, die vervolgens worden samengevoegd tot batterijpakketten. Om deze efficiënt te recyclen, ze moeten worden gedemonteerd en de resulterende afvalstromen worden gescheiden. Evenals lithium, deze batterijen bevatten een aantal andere waardevolle metalen, zoals kobalt, nikkel en mangaan, en er is het potentieel om de processen te verbeteren die momenteel worden gebruikt om deze terug te winnen voor hergebruik."

Het probleem van LIB-afval is al aanzienlijk en zal toenemen naarmate de vraag naar EV's toeneemt. Op basis van de 1 miljoen verkochte elektrische auto's in 2017, onderzoekers berekenden dat 250, Als deze voertuigen het einde van hun levensduur bereiken, ontstaat er 000 ton of een half miljoen kubieke meter onbewerkt verpakkingsafval.

Er is ook een enorme kans voor het VK. Analyse door de Faraday Institution - het Britse onafhankelijke instituut voor onderzoek naar elektrochemische energieopslag - wijst op de noodzaak van acht gigafabrieken in het VK tegen 2040 om aan de vraag naar LIB's te voldoen. Het VK zal bevoorradingsbronnen moeten ontwikkelen voor de kritische materialen die nodig zijn voor deze batterijen en gerecycleerd materiaal zou een belangrijke rol kunnen spelen.

Professor Andrew Abbott, van de Universiteit van Leicester en co-auteur van het papier, zei:"Elektrificatie van slechts 2 procent van het huidige wereldwijde wagenpark zou een rij auto's vertegenwoordigen die zich rond de omtrek van de aarde zou kunnen uitstrekken - zo'n 140 miljoen voertuigen. Storten is duidelijk geen optie voor deze hoeveelheid afval. het recyclen van EV-batterijen zal niet alleen een enorme belasting op de vuilstort vermijden, het zal ons ook helpen de levering van kritieke materialen veilig te stellen, zoals kobalt en lithium, die zeker de sleutel vormen tot een duurzame auto-industrie."

De studie identificeert een aantal belangrijke uitdagingen die ingenieurs en beleidsmakers zullen moeten aanpakken, inclusief:

• Toepassingen voor tweede gebruik identificeren voor afgedankte batterijen
• Het ontwikkelen van snelle reparatie- en recyclingmethoden, vooral gezien het feit dat grootschalige opslag van elektrische batterijen potentieel onveilig is
• Verbetering van de diagnose van batterijen, batterijpakketten en batterijcellen, zodat de gezondheidstoestand van batterijen nauwkeurig kan worden beoordeeld voordat ze opnieuw worden gebruikt
• Optimalisatie van batterijontwerpen voor recycling om geautomatiseerde demontage van batterijen mogelijk te maken, veiliger dan de huidige handmatige hanteringstechnieken
• Ontwerpen van nieuwe stabilisatieprocessen waarmee afgedankte batterijen kunnen worden geopend en gescheiden, en het ontwikkelen van technieken of processen om ervoor te zorgen dat componenten niet worden verontreinigd tijdens recycling.

"Deze batterijen bevatten enorme hoeveelheden stroom en op dit moment zijn we nog relatief onvoorbereid over hoe we ermee omgaan als ze het einde van hun levensduur bereiken. " legt co-auteur professor Paul Christensen uit, van de Universiteit van Newcastle, die ook samen met een aantal Britse brandweer- en reddingsdiensten werkt aan het ontwikkelen van protocollen voor het omgaan met branden in lithium-ionbatterijen.

"Een van de onderzoeksgebieden voor dit project is om te kijken naar automatisering en hoe we gebruikte batterijen veilig en efficiënt kunnen ontmantelen en waardevolle materialen zoals lithium en kobalt kunnen terugwinnen. Maar er is ook een probleem met de openbare veiligheid dat moet worden aangepakt als tweede leven EV-batterijen worden op grotere schaal beschikbaar. Wat we nodig hebben, is een dringende blik op de hele levenscyclus van de batterij - van het uit de grond graven van de materialen tot ze aan het einde weer weggooien."

Paul Anderson, Co-directeur van het Birmingham Centre for Strategic Elements and Critical Materials, voegt toe:"Het aangaan van deze uitdagingen vereist een grote hoeveelheid ambitie en een consistente benadering van beleidsvorming. Dit is essentieel als we binnen het ontwerpproces oplossingen willen creëren die ons in staat stellen om een ​​soepele en duurzame overgang naar elektrische voertuigen."