Redwood Materials har gode nyheter om elbiler

Publisert av Platon

Følgere: 0

Meld deg på daglige nyhetsoppdateringer fra CleanTechnica på e-post. Eller følg oss på Google Nyheter!

For noen dager siden skrev en forfatter jeg har høyest respekt for, en historie for CleanTechnica som avslørte den tilsynelatende endeløse litanien av ting som er galt med elbiler fra perspektivet til noen som er et verktøy for fossilindustrien. Mye av den avrettingsmassen fokuserte på hvordan batteriene til elbiler krever store mengder råvarer som må fjernes fra jorden og foredles - ting som litium, kobolt og nikkel. Forfatteren så ut til å tro at disse materialene bare brukes til å bygge elbiler, som om ingen andre forbrukerprodukter bruker dem.

Kontrapunktet til løgnene som denne forfatteren drev – som naturligvis ble kringkastet av Faux News – skjer i Nevada akkurat i dette øyeblikk. Det var der Redwood Materials, batteriresirkuleringsselskapet grunnlagt av tidligere teknologisjef i Tesla, JB Straubel, snudde bryteren denne siste uken for å begynne resirkulering av litium-ion-batterier i stor skala.

Redwood lager batterimaterialer i USA

Tom Randall av Bloomberg besøkte nettstedet nylig og rapporterte at gjenvinnere som Redwood Materials til slutt vil måtte matche tempoet til bilfabrikkene. For eksempel produserte Tesla-fabrikken i Fremont, California 560,000 10 elbiler i fjor. Når batteriene i disse bilene resirkuleres, vil de lage nesten XNUMX ganger så mye EV-batterimateriale som hele det amerikanske markedet behandlet i fjor. Hvis amerikanske gjenvinnere kan håndtere alt dette, vil de begynne å konkurrere med tradisjonell gruvedrift og leverandører av batterimaterialer, hvorav de fleste er i Kina.

"Når vi har endret hele bilparken til elektrisk, og alle disse mineralene er i forbruk, trenger vi bare å erstatte et par prosent hvert år som går tapt i prosessen," sa Colin Campbell, Redwoods teknologisjef og den tidligere sjefen for drivlinjeteknikk i Tesla. "Det vil bli åpenbart for alle at det ikke er fornuftig å grave det opp av bakken lenger."

Straubel selv fortalte Randall at Redwood forsøker å bryte Kinas kvelertak på batterimaterialer ved å lage en hjemlig sløyfe med resirkulerte kritiske metaller. "Ansvaret tynger meg," sa han. «Jeg husker at jeg følte det i de første dagene hos Tesla, da de andre produsentene ikke hadde gjort noe dritt ennå, og vi hadde en veldig påtakelig følelse av å holde flagget og løpe ut i felten og si 'EL-biler er fremtiden!' Vi følte at hvis vi mislyktes, vel, kommer ingen til å følge etter. Dette er litt sett».

Hvordan resirkulere et batteri

Det er tre grunnleggende tilnærminger til resirkulering av batterier, hver med sine egne ulemper, sier Randall. Du kan brenne dem, noe som er sløsing og kan resultere i giftige utslipp; løse dem opp i sterke kjemikalier, som er dyrt og bruker mest energi; eller skille dem mekanisk, noe som kan være arbeidskrevende og farlig. Inntil de siste årene har de fleste amerikanske resirkuleringsselskapene ganske enkelt malt opp batterier og sendt dem utenlands for noen andre å forholde seg til.

Redwood låner det den ser på som de mest nyttige bitene fra hver kategori. Selskapets prosess starter i et innendørs oppstillingsområde hvor alt fra kasserte øreplugger og bærbare batterier til EV-moduler fra tilbakekalte Chevy Bolts (nå vet vi hvor alle de defekte Bolt-batteriene havnet) blir dumpet på et transportbånd. Det rotete rotet bæres omtrent 30 fot opp til et hull i veggen hvor det går ut av bygningen og inn i en gigantisk bølgende metalltunnel, kalt "RC1", hengt høyt over bakken.

RC1 er egentlig en enorm saktekoker som baker søppelet ved flere hundre grader i omtrent en time, og er kanskje Redwoods største innovasjon så langt. Tradisjonell resirkulering gjennom brenning bruker varme godt over 1000ºC (1,800ºF) for å skille ut edle metaller, men Redwoods mål på dette stadiet er å bevare og forberede materialene for de neste trinnene på den mest effektive måten.

Det viktigste er at RC1 ikke bruker oksygen. Det er ingen forbrenning og derfor ingen utslipp. Det reduserer ganske enkelt lim, plast og uønskede væsker til trekull. Det høykvalitets svarte karbonet til overs kan selges for bruk i svart maling og industriell smøring.

RC1 bruker også overraskende lite strøm, noe som er nøkkelen til å redusere Redwoods klimapåvirkning. Når ovnen varmes opp, er energien som frigjøres fra batteriene selvbærende. Tenk på det som en kontrollert saktefilmversjon av en batteribrann, som kjører ustanselig dag og natt, uke etter uke. Den frigjør trygt ladningen i alle batterier som kan utgjøre en fare for arbeidere, samtidig som den bryter ned ting som binder viktige mineraler sammen. (På noen måter høres prosessen vagt ut lik hvordan biokull er laget.)

Etter å ha forlatt RC1, passerer de forkullede batteriene gjennom maskiner som siler materialet gjennom skjermer. Kraftige magneter brukes til å isolere visse materialer. Det gjenværende mineralrike støvet, kjent som svart masse, blandes inn i en slurry av løsemidler og mates inn i en annen bygning som ligner et stort ølbryggeri, med ruvende rustfrie ståltanker som bruker kjemikalier, trykk, filtre og fordampning for å skille produktene inn i deres kjerneelementer.

Redwood oppfinner mens det går

Resirkulering av batterier er fortsatt ny teknologi, og Redwood Materials finner opp prosessen mens den går. Et lederteam plukket fra Teslas øverste ingeniørrekker har tilpasset batteriresirkuleringsprosessen for hastighet og miljøeffektivitet selv når den utvides i industriell skala. Det Redwood gjør vakte interessen til forskere ved Stanford som fikk tilgang til data av Redwood. I løpet av de siste to årene har Stanford-teamet gjennomført en miljøvurdering av gjenvinningsprosessen for Redwood-batterier.

Men da forskerne var ferdige med å analysere en del av Redwood-prosessen, oppdaget de prosessen hadde endret seg, sa Will Tarpeh, assisterende professor i kjemiteknikk og en av avisens seniorforfattere. "Måned til måned finjusterte de alltid," sa Tarpeh til Randall. "Det gjorde det utfordrende, men det var fantastisk å se. De navigerer veldig bra gjennom en verden der alt forandrer seg veldig raskt.»

Stanford-rapporten, som fortsatt er under fagfellevurdering, fant at Redwood-resirkulerings- og raffineringsoperasjoner kuttet karbondioksidutslippene med 70 % sammenlignet med tradisjonelle resirkuleringsmetoder og 40 % sammenlignet med andre resirkuleringsprosesser. Besparelsene var enda større da Redwood hadde å gjøre med produksjonsskrot, som for tiden utgjør omtrent halvparten av materialene som er tilgjengelige for resirkulering.

Chip inn noen få dollar i måneden til bidra til å støtte uavhengig cleantech-dekning som bidrar til å akselerere cleantech-revolusjonen!

Hvordan lage et batteri

De Bloomberg artikkelen inneholder mye grunnleggende informasjon om hvordan batterier produseres som kanskje ikke er allmennkunnskap, selv for sofistikert CleanTechnica lesere. Den hellige gral for enhver batterigjenvinner er å produsere de dyre komponentene som går inn i batterikatoder og -anoder, skriver Randall. Begge produktene produseres i dag nesten utelukkende i Asia.

Anoder er laget av delikat kobberfolie som vanligvis er belagt med grafitt. Folien er en tidel av tykkelsen til et menneskehår og kommer i brede ruller som ser ut som innpakningspapir i industriell størrelse. Hvert ark, løst opp, ville strekke seg i opptil 15 kilometer (9 miles), og den minste rift eller punktering kan føre til en defekt battericelle. Det bidrar til å sette kompleksiteten ved å lage batterier i perspektiv. Arbeidere ved Redwood anodefolie-butikken bærer kjeledresser med hår og skjeggnett og må passere gjennom et kammer hvor de blir sprengt med luftstråler før de går inn. Et enkelt villfarent hår eller smuss kan ødelegge en hel rull med kobberfolie.

Kobberfolieproduksjon har aldri eksistert i USA før. Det siste året har Redwood laget prøveruller for potensielle kunder å teste. I løpet av de kommende ukene vil foliene offisielt gå inn i forsyningskjeden som skal brukes i amerikanske elbiler, sa Straubel, "Det er bokstavelig talt første gang noen har laget det materialet i USA - noensinne - for et batteri.

Redwood har for tiden en enkelt foliefremstillingsmaskin som kan levere nok kobber til mer enn 13,000 XNUMX langdistanse elbiler hvert år. En perfekt glatt titantrommel, omtrent på størrelse med en liten bil, snurrer halvt nedsenket i et knallblått bad av flytende kobbersulfat. Ettersom det blir slynget med titusenvis av ampere med elektrisitet, dannes et silkeaktig kobberark fra badekaret og pakkes deretter inn på en lang rull.

Det verktøyet vil snart få selskap av ni ekstra maskiner, og flere kommer snart på en fabrikk under bygging i South Carolina. Innen 2028 vil de to stedene ha 100 maskiner i drift, og produsere nok folie hvert år til å vikle rundt planeten seks ganger, ifølge Straubel.

Katoden bestemmer i stor grad et batteris ytelse, kostnad og miljøfotavtrykk. Å få riktig oppskrift for det endelige sorte katodepulveret tar år med arbeid i samarbeid med hver produsent som vil kjøpe det. Prøver må gjennomgå mange runder med testing og kvalifisering før de brukes i en bil. På Redwood må arbeidere ved katodeanlegget ta på seg fullstendig forseglede drakter, inkludert hjelmer med pusterør og to sett med hansker for å sikre en perfekt barriere ved ermene.

Så mye går på katodeytelsen at når et produkt er godkjent for bruk av en stor batteriprodusent, har det kommersielle forholdet en tendens til å være permanent. "Det er nesten definisjonen av høy risiko, høy belønning," sa Andy Leach, analytiker ved BloombergNEF. Katodelinjen som Redwood tok i bruk i mars vil produsere kun 50 megawatts katode i året. Hovedformålet er å utføre ytterligere testing med kunder før Redwood slår på de gigantiske 20 gigawatt-timersversjonene sent neste år.

Veien videre for Redwood er utfordrende

"Kina har hatt 10 år med seriøs prioritering av elbiler, så de er rett foran spillet," sa Lachlan Carey, amerikansk programleder ved RMI. "Det er en lang vei å gå for å ta igjen og mye som kan komme i veien." Men å ha Straubel ved roret i Redwood er et salgsargument for investorer som ønsker å ta et sprang i troen i dag. Han var hjernen bak Teslas batteristrategi, og forbindelsene hans fra Silicon Valley til Wall Street hjalp selskapet med å skaffe 2 milliarder dollar i privat finansiering og sikre et lånetilsagn på 2 milliarder dollar fra energidepartementet som det kan benytte når visse milepæler er nådd.

En gjenvinner i USA vil imidlertid ikke være nok til å bygge en amerikansk produksjonsbase for elbiler. Straubel erkjente denne virkeligheten så vel som den skremmende matematikken som ligger foran oss. «Den enkle sannheten i det er at det er en jævla vanskelig ting å gjøre. Det er bare sjokkerende for meg, gitt hvor mye batterikapasitet som enten er online nå eller bygges, og likevel er 100 prosent av forsyningskjeden importert.»

Batterigjenvinning er et av områdene som vil gjøre elbiler bærekraftige. Redwood Materials tar tilbake 95 % av materialene som trengs for å lage EV-batterier, og prosessen kan gjentas om og om igjen. Prøv det med den brukte motoroljen som kommer ut av veivhuset til millioner av konvensjonelle biler og lastebiler på veien. Resirkulering er virkelig den siste brikken i puslespillet som vil gjøre personlig transport bærekraftig i stedet for en belastning for miljøet.

Har du et tips til CleanTechnica? Vil du annonsere? Vil du foreslå en gjest for vår CleanTech Talk-podcast? Kontakt oss her.