Optimal batteriåtervinning med ny metod
Av I en vetenskaplig artikel fastställs hur metoden kan bli så effektiv som möjligt och ge bäst resultat, ett viktigt steg mot en hållbar elektrifiering av bilar och andra fordon. Metoden att kombinera termisk förbehandling och hydrometallurgi väcker allt större intresse. Det är en vätskebaserad kemisk process där man stegvis separerar och återvinner metallerna. Flera företag utvecklar nu system anpassade för den här typen av batteriåtervinning, men tiden och energin i form av temperaturer som de använder i sina processer har visat sig skilja sig avsevärt åt. Nu har forskarna på Chalmers gjort en jämförande studie som visar på hur den här metoden ska utföras för att ge ett optimalt resultat och även förbättra batteriåtervinningens ekonomiska och miljömässiga påverkan.
En viktig upptäckt är att den hydrometallurgiska processen kan göras i rumstemperatur. Det är ett tillvägagångssätt som inte prövats tidigare men som kan leda till stora vinster i form av minskad miljöpåverkan och lägre kostnader för att återvinna batterierna. Processen kan också göras betydligt snabbare än man tidigare trott. - Vår forskning kan göra stor skillnad för utvecklarna inom det här fältet. I vissa fall kan det bli så stora förändringar som att gå från 60 - 80°C till rumstemperatur, och från flera timmar till endast 30 minuter, säger Burcak Ebin, forskare på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers och en av artikelns huvudförfattare i ett pressmeddelande.
Forskarna undersökte hur de olika stegen i återvinningen, termisk förbehandling och hydrometallurgi, påverkas av varandra. De jämförde också två olika metoder för termisk förbehandling, förbränning och pyrolys. I den sistnämnda används inte syre och den anses därför vara mer miljövänlig. Nu kunde man även konstatera att pyrolys ger ett bättre resultat.
- Den här studien bidrar med ny, värdefull kunskap till alla som använder och utvecklar den här tekniken. Metoden vi presenterar kan användas för att optimera återvinning av alla slags litiumjonbatterier, säger Martina Petranikova, docent på institutionen för kemi och kemiteknik på Chalmers, ledare för forskargruppen och som tidigare har hjälpt elbilsbatteriföretaget Northvolt att utveckla och implementera sin återvinningsprocess.
Om återvinningen av elbilsbatterier ska hålla jämna steg med nyproduktionen måste kostnaderna reduceras radikalt. Här spelar optimerade processer en avgörande roll.
- Vi behöver minska antalet steg som krävs i återvinningen för att få ner kostnaderna. Just nu arbetar vi med flera projekt med det målet. Ett nära samarbete och en god kommunikation mellan forskare och företag som utvecklar tekniken kommer också att vara mycket viktigt om vi ska lyckas med utmaningarna som vi står inför på det här området, säger Martina Petranikova.
Ett aktuellt exempel gäller utvecklingen av ”solid state batteries”. De batterierna innehåller betydligt fler olika metaller, vilket gör återvinningen mycket svårare.
- Som forskare ser vi ett stort behov av att komma överens om en global standard för ett maxantal metaller i de här batterierna, avslutar Martina Petranikova.
