Οι μπαταρίες των ηλεκτρικών αυτοκινήτων θα είναι το μεγάλο πρόβλημα σε 10 χρόνια... ή μήπως όχι;

Παρόλο που το ηλεκτρικό αυτοκίνητο έχει αναγνωριστεί ότι είναι η πιο αποτελεσματική λύση στο πρόβλημα της ρύπανσης που σχετίζεται με τις μεταφορές, υπάρχει ένα τεράστιο ερωτηματικό και ένα μεγάλο πρόβλημα που θα ανακύψει στην επόμενη δεκαετία και δεν είναι άλλο από την ανακύκλωση μπαταριών.

MUST READ

Δεν θα υπάρχουν αρκετές μπαταρίες στο άμεσο μέλλον για να καλύψουν τα σχέδια για EVs

Northvolt και Volvo εξελίσσουν τις μπαταρίες της επόμενης μέρας

Και είναι πολύ σημαντικό, διότι η ανακύκλωση των μπαταριών έχει να κάνει κυρίως με πολύ ακριβά και ρυπογόνα χημικά στοιχεία, όπως το λίθιο και οι διάφορες παραλλαγές του που προκύπτουν από το συνδυασμό αλουμινίου, κοβαλτίου, νικελίου ή μαγνησίου, μεταξύ άλλων.

Το πρώτο θέμα είναι ότι πρόκειται και θα εξακολουθήσει να είναι μια πολύ δαπανηρή διαδικασία και το δεύτερο είναι ότι δεν είναι αρκετά αποτελεσματικό για να εγγυηθεί τη σωστή χρήση της πρώτης ύλης μόλις τελειώσει η ωφέλιμη ζωή της μπαταρίας. Κάτι που, στην περίπτωση των σημερινών ηλεκτρικών οχημάτων, φτάνει μεταξύ 8 και 12 ετών μετά την κυκλοφορία του αυτοκινήτου.

Χιονοστιβάδα μπαταριών σε 10 χρόνια

Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποτελούν πλέον βασικό στοιχείο της κοινωνίας, καθώς δεν υπάρχουν μόνο σε ηλεκτρικά οχήματα, αλλά σε όλες τις ηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούμε καθημερινά, με πιο κλασικό παράδειγμα των κινητών τηλεφώνων. Δεν είναι δύσκολο να φανταστούμε, επομένως, ότι σε 10 χρόνια η ανάγκη κάλυψης της ζήτησης για ανακύκλωση θα αποτελέσει τεράστιο ζήτημα.

Είναι επίσης προφανές ότι, με τις τρέχουσες διαδικασίες ανακύκλωσης, ο κόσμος δεν είναι έτοιμος να χειριστεί τα δύο εκατομμύρια τόνους μπαταριών των ηλεκτρικών οχημάτων που εκτιμάται ότι θα παράγονται ετησίως εκείνη την στιγμή. Και μιλάμε μόνο για τα απόβλητα που δημιουργούνται από την ηλεκτρική κινητικότητα, ένας τομέας που βρίσκεται σε άνθηση, αλλά που απέχει πολύ ακόμα από την εδραίωση του στην παγκόσμια αγορά.

Αυτό είναι το πεδίο της έρευνα των επιστημόνων στο ReCell Center, το πρώτο προηγμένο κέντρο έρευνας και ανάπτυξης ανακύκλωσης μπαταριών στις Ηνωμένες Πολιτείες με έδρα το Εθνικό Εργαστήριο Argonne του Υπουργείου Ενέργειας (DOE) που, σε συνεργασία με το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν (MTU) , έχουν κάνει μια σημαντική ανακάλυψη που εξαλείφει ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στο να καταστεί οικονομικά βιώσιμη η ανακύκλωση μπαταριών ιόντων λιθίου μεγάλης κλίμακας.

Η τεχνική επίπλευσης αφρού λύνει το κύριο πρόβλημα κάθε ανακυκλωτή, διαχωρίζοντας τα υλικά που αποτελούν την κάθοδο, δηλαδή το θετικά φορτισμένο ηλεκτρόδιο. Αυτό είναι δύσκολο διότι τα καθοδικά υλικά στις μπαταρίες EV διαφέρουν ανάλογα με τον κατασκευαστή του αυτοκινήτου και το έτος παραγωγής, οπότε ένας ανακυκλωτής αρχίζει να εργάζεται με ένα μείγμα οξειδίων μετάλλου λιθίου (οξείδιο κοβαλτίου λιθίου, οξείδιο του λιθίου, νικέλιο, μαγγάνιο κοβάλτιο, οξείδιο του νικελίου λιθίου, σίδηρο λιθίου φωσφορικό, κ.λπ.) και προσπαθεί να διαχωρίσει το καθένα από αυτά, έτσι ώστε αυτά τα υλικά να επαναχρησιμοποιηθούν.

Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται για πολλά χρόνια από τη μεταλλευτική βιομηχανία για τον διαχωρισμό και τον καθαρισμό των ορυκτών και διαχωρίζει τα υλικά σε μια δεξαμενή επίπλευσης με βάση το αν απωθούν το νερό και επιπλέουν ή απορροφούν νερό και βυθίζονται. Τα καθοδικά υλικά βυθίζονται γενικά, γεγονός που καθιστά δύσκολο να διαχωριστούν μεταξύ τους.

«Αυτό ισχύει για το οξείδιο του κοβαλτίου του νικελίου νικελίου (NMC111) και το οξείδιο του μαγγανίου λιθίου (LMO), δύο κοινά υλικά καθόδου μπαταρίας EV που η ομάδα ReCell χρησιμοποίησε στα πειράματά τους», σημειώνουν οι παρεχόμενες πληροφορίες. από το Εθνικό Εργαστήριο Argonne. «Αυτό που βρήκαν οι ερευνητές ήταν ότι ο διαχωρισμός μπορεί να επιτευχθεί κάνοντας ένα από τα υλικά της καθόδου, το NMC111, να επιπλέει μέσω της εισαγωγής μιας χημικής ουσίας που κάνει το υλικό -στόχο να απωθεί το νερό».

Μόλις διαχωρίστηκαν τα υλικά από την κάθοδο, οι ερευνητές διαπίστωσαν μέσω δοκιμών ότι η διαδικασία είχε αμελητέο αντίκτυπο στην ηλεκτροχημική απόδοση των υλικών. Και τα δύο είχαν επίσης υψηλά επίπεδα καθαρότητας τουλάχιστον 95%, πράγμα που τους επιτρέπει στην πράξη να επαναχρησιμοποιηθούν για νέες μπαταρίες αυτοκινήτων χάρη στην υψηλή καθαρότητα τους.

Ωστόσο, υπάρχει ακόμα κάποιος δρόμος για να μετατραπεί αυτή η τεχνική σε μια βιώσιμη λύση μεγάλης κλίμακας, όπως παραδέχεται η ίδια η ReCell. «Προς το παρόν, η ομάδα του ReCell Center επικεντρώνεται στη δημιουργία, βήμα προς βήμα, ενός ολοκληρωμένη διαδικασία ανακύκλωσης μπαταριών ιόντων λιθίου που είναι οικονομικά βιώσιμη.