211service.com
Återvinning av litiumbatteri får ett uppsving
Det amerikanska energidepartementet har beviljat 9,5 miljoner dollar till ett företag i Kalifornien som planerar att bygga USA:s första återvinningsanläggning för litiumjonbilsbatterier.
Slösa material: Återvinning av uttjänta batterier från elbilar ger en blandning av finstrimlade metaller, bestående av kobolt, aluminium, nickel och koppar (visas till vänster), och en slurry som bearbetas till en koboltkaka (till höger).
Anaheim-baserad Toxco säger att de kommer att använda medlen för att utöka en befintlig anläggning i Lancaster, OH, som redan återvinner bly-syra- och nickel-metallhydridbatterier som används i dagens hybrid-elbilar.
Det finns för närvarande lite ekonomiskt behov av att återvinna litiumjonbatterier. De flesta batterier innehåller endast små mängder litiumkarbonat i viktprocent och materialet är relativt billigt jämfört med de flesta andra metaller.
Men experter säger att att ha en återvinningsinfrastruktur på plats kommer att minska oron för att införandet av fordon som använder litiumjonbatterier kan leda till brist på litiumkarbonat och ett beroende av länder som Kina, Ryssland och Bolivia, som kontrollerar huvuddelen. av globala litiumreserver. Just nu lönar det sig knappast att återvinna litium, men om efterfrågan ökar och det finns stora tillgångar på använt material kan situationen förändras, säger Linda Gaines, forskare vid Argonne National Laboratory’s Transportation Technology R&D Center.
Toxcos DOE-bidrag kan tyckas vara fickbyte - förra veckan DO tilldelas totalt 2,4 miljarder dollar till företag som utvecklar batterier och system för elfordon – men det är också tidiga dagar för projektet. Försäljningen av plug-in-hybrider och helelektriska fordon har ännu inte tagit fart, och även om president Barack Obama har lovat att få en miljon plug-in-hybrider på USA:s vägar till 2015, kommer det sannolikt att dröja ett decennium innan storskalig återvinning förmåga krävs.
Att demonstrera förmågan att återvinna kommer dock att vara nyckeln till att visa att elfordon verkligen är gröna – både utsläppsfria i drift och hållbara i design. Hantering av dessa batterier måste ske på ett miljömässigt ansvarsfullt sätt och på ett ekonomiskt sätt, säger Todd Coy, vice vd för Kinsbursky Brothers, Toxcos moderbolag.
Toxco har också ett försprång gentemot nykomlingar på marknaden. Företaget är redan Nordamerikas ledande batteriåtervinningsföretag och har återvunnit enladdade och uppladdningsbara litiumbatterier som används i elektroniska enheter och industriella tillämpningar sedan 1992 vid sin kanadensiska anläggning i Trail, British Columbia. Vi hanterar huvuddelen av batterierna som redan finns där ute, säger Coy.
Trail-anläggningen är också den enda i världen som kan hantera olika storlekar och kemi av litiumbatterier. När gamla batterier anländer går de in i en hammarkvarn och strimlas, vilket gör att komponenter gjorda av aluminium, koppar och stål lätt kan separeras. Större batterier som fortfarande kan hålla en laddning fryses kryogent med flytande kväve innan de hamras och rivs; vid -325 grader Fahrenheit reduceras cellernas reaktivitet till noll. Litium extraheras sedan genom att batterikamrarna översvämmas i ett kaustikbad som löser upp litiumsalter, som filtreras ut och används för att producera litiumkarbonat. Det återstående slammet bearbetas för att återvinna kobolt, som används för att tillverka batterielektroder. Cirka 95 procent av processen är helt automatiserad.
DOE-bidraget kommer att hjälpa Toxco att överföra Trail-återvinningsprocessen till sin verksamhet i Ohio, vilket lägger grunden för en avancerad återvinningsanläggning för litiumbatterier som kan expandera för att möta förväntad tillväxt på den amerikanska elfordonsmarknaden. Elbilstillverkaren Tesla Motors , som de flesta stora biltillverkare, skickar redan gamla eller defekta batteripaket till Toxcos Trail-anläggning för återvinning. Det är väldigt viktigt för oss, säger Kurt Kelty, chef för energilagringsteknologier på Tesla. Återvinningsfrågan är en nyckelfråga och vi måste göra rätt.
Men Kelty säger att ekonomin med återvinning till stor del beror på kemin hos de litiumjonbatterier som används. Han tillägger att litium för närvarande är en av de minst värdefulla metallerna att hämta. Till exempel skulle litiumet i ett Tesla Roadster-batteri representera ungefär $140 av ett system med en ersättningskostnad på $36 000. För de flesta litiumjonbatterier står litium för mindre än 3 procent av produktionskostnaden.
Litiumdelen är en riktigt försumbar kostnad när man jämför den med andra metaller; nickel, kobolt, de kommer att vara de största drivkrafterna [av återvinning], säger Kelty och tillägger att Tesla faktiskt tjänar pengar på att bara återvinna de icke-litiumåtervunna komponenterna i sina batterier. Så även om vi har läst massor av artiklar om att industrin håller på att ta slut på litium, saknas det helt. Det finns gott om litium där ute.
Uppskattningar varierar, men kobolt säljs på marknaden för cirka $20 per pund, jämfört med $3 per pund för litiumkarbonat. Kobolt, en biprodukt från nickel- och kopparbrytning, är också knappare och hälften av världens utbud kommer från Demokratiska republiken Kongo, en politiskt instabil region.
Vissa litiumjonkemier är mindre kostnadseffektiva att återvinna. Till exempel ger litiumjärnfosfatbatterierna som produceras av A123 Systems inte lika mycket värde tillbaka. De billigare materialen i A123s batterier ger företaget ett försprång gentemot konkurrenterna men gör också dess batterier mindre ekonomiska att återvinna.
Litiumsituationen kan förändras. Konsult för industriforskning Tru Group säger att den globala lågkonjunkturen har lett till ett stort överskott av litium på marknaden, vilket håller priserna låga. Konsultföretaget räknar dock med att till 2013 kommer utbud och efterfrågan att vara i balans igen och att en produktionskris kan inträffa runt 2017 och framåt.
På lång sikt tror vissa observatörer att massintroduktionen av laddhybrid- och elfordon, i kombination med det faktum att mycket av världens litiumreserver ligger i främmande och potentiellt ovänliga länder, kan leda till en kraftig ökning av priset på litium karbonat. Oron är att vi kan sluta byta toppolja mot topplitium.
Gaines tittar noga på bristfrågan. Hon övervakar a fyraårigt projekt på Argonne som kommer att bedöma den långsiktiga efterfrågan på litiumjonbatterimaterial och återvinningsinfrastruktur. Gaines säger att forskning hittills visar att efterfrågan kan mötas fram till 2050, även om försäljningen av plugin-fordon växer dramatiskt. Men återvinning kommer att vara avgörande för att hjälpa USA att bli mindre beroende av utländska litiumkällor. Vi visar att återvinning skulle lindra potentiellt snäva förråd, säger hon.