Batterier tillverkade av återvunnet material "bättre än nytt"

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

Det finns en inbyggd konsumentfördom mot att använda återvunnet material. Vi vill ha nytt, inte begagnat. Vi vill ha en ny startmotor till vår bil, inte en från ett vrak på skroten. Tillverkare känner likadant, särskilt när det kommer till att tillverka batterier av återvunnet material.

Så mycket som JB Straubel berättar att hans nya företag, Redwood material, kan återvinna 95 % eller mer av de råvaror som används för att tillverka litiumjonbatterier, det är bara en del av ekvationen. Den andra delen är att övertyga batteritillverkare att använda dessa återvunna material för att bygga nya batterier. "I allmänhet är folks intryck att återvunnet material inte är lika bra som jungfruligt material," säger Yan Wang, professor i maskinteknik vid Worcester Polytechnic Institute, till IEEE Spectrum. "Batteriföretagen tvekar fortfarande att använda återvunnet material i sina batterier."

Bättre än nytt

Ett team av forskare under ledning av Wang, som inkluderade människor från USA: s avancerade batterikonsortium och batteriföretag A123-system, har visat att batteri- och biltillverkare inte behöver oroa sig. Resultaten, publicerade i tidskriften JOULE, visar att batterier med återvunna katoder kan vara lika bra som, eller till och med bättre, än de som använder nya material. I sammanfattningen av sin rapport säger gruppen:

”Återvinning av förbrukade litiumjonbatterier spelar en viktig roll för att lindra bristen på råvaror och miljöproblem. Återvunnet material anses dock vara sämre än kommersiellt material, vilket hindrar industrin från att använda återvunnet material i nya batterier. Här visar vi att den återvunna (NMC 111) har en överlägsen hastighet och cykelprestanda, verifierad av olika tester på industrinivå. Specifikt har 1 Ah-celler med den återvunna (NMC 111) det bästa cykellivsresultatet rapporterat för återvunnet material och möjliggör 4,200 11,600 cykler och 80 70 cykler vid 33 % och 53 % kapacitetsbevarande, vilket är 111 % och XNUMX % bättre än statens- toppmodern, kommersiell (NMC XNUMX)

"Under tiden är dess hastighetsprestanda 88.6% bättre än kommersiella pulver vid 5C. Från experimentella resultat och modelleringsresultat möjliggör den unika mikrostrukturen av återvunnet material överlägsen elektrokemisk prestanda. Det återvunna materialet överträffar kommersiellt tillgängliga motsvarande och ger en grön och hållbar lösning för förbrukade litiumjonbatterier."

Det återvunna materialet visade en mer porös mikroskopisk struktur som är bättre för litiumjoner att glida in och ut ur. Resultatet? Batterier med en energitäthet som liknar de som tillverkas med kommersiella katoder men som också visade upp till 53 % längre livslängd. Katoderna tillverkades med en patenterad återvinningsteknik som Battery Resources, en startup som Wang var med och grundade, nu kommersialiserar.

Forskningen är uppmuntrande

Även om de återvunna batterierna inte testades i bilar, gjordes tester i industriellt relevanta skalor. Forskarna tillverkade 11 Ampere-timmars industristandardiserade påsceller sammansatta av material med samma densitet som EV-batterier. Ingenjörer på A123 Systems gjorde de flesta av testerna, säger Wang, med hjälp av ett protokoll som tagits fram av USABC för att uppfylla kommersiella lönsamhetsmål för plug-in-hybrid-elfordon. Han säger att resultaten bevisar att återvunnet katodmaterial är ett lönsamt alternativ till orörda material.

bro batteriåtervinnare producera separata element för att sälja till batterimaterialföretag, som i sin tur kommer att tillverka högkvalitativa material för bil- och batteritillverkare. Men det verkliga värdet av ett EV-batteri ligger i katoden, säger Wang. Katodmaterial är egenutvecklade kombinationer av metaller inklusive nickel, mangan och kobolt som tillverkas till partiklar med specifika storlekar och strukturer.

Battery Resources återvinningsteknik producerar olika färdiga NMC katodmaterial baserat på vad en bilfirma vill ha. Det betyder att försäljning av återvunnet material kan gå med vinst, något återvinningsföretag säger kan vara svårt att göra. ”Vi är det enda företaget som ger en produktion som är ett katodmaterial. Andra företag tillverkar element, så deras mervärde är mindre”, tillägger Wang.

Field Test

Företaget säljer redan i liten skala återvunnet material till batteritillverkare. Den planerar att öppna sin första kommersiella anläggningen, som kommer att kunna bearbeta 10,000 2022 ton batterier, 70. I september samlade man in 2022 miljoner dollar, med vilka företaget planerar att lansera ytterligare två anläggningar i Europa i slutet av 30,000. Totalt räknar företaget med att ha 2023 XNUMX ton återvinningskapacitet i slutet av nästa år från alla tre platser i kommersiell skala. Katodmaterialproduktion kommer att läggas till dessa platser XNUMX.

På företagets hemsida, VD Michael O'Kronley säger att företaget förväntar sig att Europa kommer att vara en större marknad än USA. "Europa har samma oro som USA har när det gäller att behålla kritiska batterimaterial i leveranskedjan." Han tillägger att europeiska lagstiftare för närvarande kräver batteriåtervinning från OEM-företagens sida och kommer troligen även att kräva användning av återvunnet material i batterier. Majoriteten av kritiska batterimaterial tillverkas för närvarande i Asien, men O'Kronley säger att industrin går från att vara starkt koncentrerad på specifika platser till en mer global verksamhet.

"Oavsett om det är asiatiskt företag som flyttar till Europa eller Nordamerika, eller nya aktörer som kommer in och levererar till Europa och Nordamerika – vi är en ny aktör som kommer att leverera till dessa regioner – leveranskedjan för batterimaterial måste absolut lokaliseras. Vi är en del av det."

O'Kronley säger att företaget har varit i samtal med ett antal OEM-företag och konsumentelektronikföretag, men avböjt att ge detaljer. Han sa dock att fordonstillverkare och batteritillverkare redan har tagit företagets katodmaterial och byggt in det i batterier för testning och för att jämföra det med "jungfruliga" katoder.

"Det är Battery Resourcers övertygelse att du på lång sikt behöver en vertikalt integrerad leveranskedja och för att kunna utvinna det högsta värdet ur dessa förbrukade batterier. Vi går uppströms för att tillverka dessa tekniska material som går direkt tillbaka till ett nytt batteri."

Desinformation & ny teknik

Världen fokuserar intensivt på återvinning av batterier för elfordon delvis för att motverka desinformationen där ute att gamla batterier bara slängs på soptippar, en berättelse som främjas av de som inte vill se EV-revolutionen lyckas. Men om en återvinningsföretag som Battery Resources faktiskt kan leverera återvunnet material som är bättre än nytt, försvinner det argumentet i stort sett.

Vassögda läsare kommer att påpeka att många företag går bort från NMC 111-teknologin och mot LFP-kemi. Det är så, och utan tvekan planerar Battery Resources redan sätt att återvinna dessa batterier också.

Uppskattar CleanTechnicas originalitet? Överväg att bli en CleanTechnica-medlem, supporter, tekniker eller ambassadör - eller en beskyddare på Patreon.