Genbrug af lithiumbatterier får et løft

Det amerikanske energiministerium har bevilget 9,5 millioner dollars til en virksomhed i Californien, der planlægger at bygge USAs første genbrugsanlæg til lithium-ion-bilbatterier.

Affaldsmaterialer: Genbrug af udtjente batterier fra elbiler producerer en blanding af fint strimlede metaller, bestående af kobolt, aluminium, nikkel og kobber (vist til venstre), og en gylle, der forarbejdes til en koboltkage (til højre).

Anaheim-baseret Toxco siger, at det vil bruge midlerne til at udvide et eksisterende anlæg i Lancaster, OH, der allerede genbruger bly-syre- og nikkel-metalhydrid-batterier, der bruges i nutidens hybrid-elektriske køretøjer.

Der er i øjeblikket et lille økonomisk behov for at genbruge lithium-ion-batterier. De fleste batterier indeholder kun små mængder lithiumcarbonat i vægtprocent, og materialet er relativt billigt sammenlignet med de fleste andre metaller.

Men eksperter siger, at at have en genbrugsinfrastruktur på plads vil lette bekymringerne for, at indførelsen af ​​køretøjer, der bruger lithium-ion-batterier, kan føre til mangel på lithiumkarbonat og en afhængighed af lande som Kina, Rusland og Bolivia, der kontrollerer hovedparten. af de globale lithiumreserver. Lige nu kan det næppe betale sig at genbruge lithium, men hvis efterspørgslen stiger, og der er store forsyninger af brugt materiale, kan situationen ændre sig, siger Linda Gaines, forsker ved Argonne National Laboratory's Transportation Technology R&D Center.

Toxcos DOE-bevilling kan virke som lommepenge - i sidste uge DO tildelt i alt 2,4 milliarder dollars til virksomheder, der udvikler batterier og systemer til elektriske køretøjer – men det er også tidlige dage for projektet. Salget af plug-in-hybrider og helt elektriske køretøjer har endnu ikke taget fart, og selvom præsident Barack Obama har lovet at få en million plug-in-hybrider på de amerikanske veje inden 2015, vil der sandsynligvis gå et årti før nogen genbrug i stor skala kapacitet er påkrævet.

At demonstrere evnen til at genbruge vil imidlertid være nøglen til at vise, at elektriske køretøjer er virkelig grønne – både emissionsfrie i drift og bæredygtige i design. Styring af disse batterier skal ske på en miljømæssigt ansvarlig måde og på en økonomisk måde, siger Todd Coy, executive vice president for Kinsbursky Brothers, Toxcos moderselskab.

Toxco har også et forspring i forhold til nytilkomne på markedet. Virksomheden er allerede Nordamerikas førende batterigenvinder og har siden 1992 genbrugt enkeltopladede og genopladelige lithiumbatterier brugt i elektroniske enheder og industrielle applikationer på sit canadiske anlæg i Trail, British Columbia. Vi administrerer hovedparten af ​​batterierne, der allerede er derude, siger Coy.

Trail-anlægget er også det eneste i verden, der kan håndtere forskellige størrelser og kemi af lithium-batterier. Når gamle batterier ankommer, går de ind i en hammermølle og makuleres, så komponenter lavet af aluminium, bødker og stål nemt kan adskilles. Større batterier, der muligvis stadig holder en ladning, fryses kryogent med flydende nitrogen, før de hamres og makuleres; ved -325 grader Fahrenheit reduceres cellernes reaktivitet til nul. Lithium udvindes derefter ved at oversvømme batterikamrene i et kaustisk bad, der opløser lithiumsalte, som filtreres fra og bruges til at fremstille lithiumcarbonat. Det resterende slam behandles for at genvinde kobolt, som bruges til at fremstille batterielektroder. Omkring 95 procent af processen er fuldstændig automatiseret.

DOE-tilskuddet vil hjælpe Toxco med at overføre Trail-genbrugsprocessen til dets operationer i Ohio, hvilket lægger grundlaget for et avanceret lithium-batterigenbrugsanlæg, der kan udvides for at imødekomme forventet vækst på det amerikanske elbilsmarked. Elbilproducenten Tesla Motors , ligesom de fleste større bilproducenter, sender allerede gamle eller defekte batteripakker til Toxcos Trail-anlæg til genbrug. Det er meget vigtigt for os, siger Kurt Kelty, direktør for energilagringsteknologier hos Tesla. Genbrugsspørgsmålet er et nøglespørgsmål, og vi skal have det rigtigt.

Men Kelty siger, at økonomien ved genbrug i høj grad afhænger af kemien i de lithium-ion-batterier, der bruges. Han tilføjer, at lithium i øjeblikket er et af de mindst værdifulde metaller at hente. For eksempel ville lithium i en Tesla Roadster-batteripakke repræsentere omkring $140 af et system med en udskiftningspris på $36.000. For de fleste lithium-ion-batterier repræsenterer lithium mindre end 3 procent af produktionsomkostningerne.

Lithium-delen er en virkelig ubetydelig omkostning, når du sammenligner den med andre metaller; nikkel, kobolt, det vil være de største drivkræfter [for genbrug], siger Kelty og tilføjer, at Tesla faktisk tjener penge ved at genbruge kun de ikke-lithium-genanvendte komponenter i sine batterier. Så selvom vi har læst masser af artikler om, at industrien løber tør for lithium, mangler den helt målet. Der er masser af lithium derude.

Anslår rækkevidde, men kobolt sælges på markedet for omkring $20 pr. pund, sammenlignet med $3 pr. pund for lithiumcarbonat. Kobolt, et biprodukt af nikkel- og kobberminedrift, er også knap, og halvdelen af ​​verdens forsyning kommer fra Den Demokratiske Republik Congo, en politisk ustabil region.

Nogle lithium-ion-kemier er mindre omkostningseffektive at genbruge. For eksempel giver lithiumjernfosfatbatterierne produceret af A123 Systems ikke så meget værdi tilbage. De billigere materialer i A123s batterier giver virksomheden en fordel i forhold til konkurrenterne, men gør også dens batterier mindre økonomiske at genbruge.

Lithium-situationen kan ændre sig. Industriforskningskonsulent Tru Group siger, at den globale recession har ført til et stort overskud af lithium på markedet, hvilket holder priserne lave. Rådgivningen forventer dog, at udbud og efterspørgsel i 2013 igen vil være i balance, og at der kan opstå produktionsklemme omkring 2017 og frem.

På lang sigt mener nogle iagttagere, at masseintroduktionen af ​​plug-in hybrid- og elektriske køretøjer, kombineret med det faktum, at en stor del af verdens lithiumreserver ligger i fremmede og potentielt uvenlige lande, kan føre til en stor stigning i prisen på lithium karbonat. Bekymringen er, at vi kan ende med at handle peak oil for peak lithium.

Gaines ser nærmere på knaphedsproblemet. Hun fører tilsyn med en fireårigt projekt hos Argonne som vil vurdere den langsigtede efterspørgsel efter lithium-ion-batterimaterialer og genbrugsinfrastruktur. Gaines siger, at forskning til dato viser, at efterspørgslen kan opfyldes indtil 2050, selvom salget af plug-in-køretøjer vokser dramatisk. Men genbrug vil være afgørende for at hjælpe USA med at blive mindre afhængig af udenlandske kilder til lithium. Vi viser, at genbrug ville afhjælpe potentielt stramme forsyninger, siger hun.

skjule