اواخر امسال، شرکت کاناداییچرخه چرخه Li-Cycleشروع به ساخت یک کارخانه 175 میلیون دلاری در روچستر، نیویورک، در زمینی که قبلاً مجموعه ایستمن کداک بود، خواهد کرد. پس از تکمیل، این بزرگترین کارخانه بازیافت باتری لیتیوم یون در آمریکای شمالی خواهد بود.
این نیروگاه در نهایت ظرفیت 25 متریک کیلوتن مواد ورودی را خواهد داشت که 95 درصد یا بیشتر از کبالت، نیکل، لیتیوم و سایر عناصر ارزشمند را از طریق فرآیند بدون فاضلاب و آلایندگی صفر شرکت بازیابی می کند. ما یکی از بزرگترین منابع داخلی نیکل و لیتیوم و همچنین تنها منبع کبالت در ایالات متحده خواهیم بود.آجی کوچار، بنیانگذار و مدیر عامل شرکت Li-Cycle.
این شرکت که در اواخر سال 2016 تأسیس شد، بخشی از صنعت پررونق است که بر جلوگیری از ورود ده‌ها هزار تن باتری‌های لیتیوم یونی به محل‌های دفن زباله متمرکز شده است. از 180000 تن باتری لیتیوم یونی که برای بازیافت در سراسر جهان در سال 2019 موجود است، فقط کمی بیش از نیمی از آنها بازیافت شدند. با افزایش تولید باتری لیتیوم یون، علاقه به بازیافت نیز افزایش می یابد.
به گزارش مستقر در لندنذخیره سازی انرژی دایره ای، یک شرکت مشاوره ای که بازار بازیافت باتری های لیتیوم یون را ردیابی می کند، حدود صد شرکت در سراسر جهان باتری های لیتیوم یون را بازیافت می کنند یا قصد دارند به زودی این کار را انجام دهند. این صنعت در چین و کره جنوبی متمرکز است، جایی که اکثریت قریب به اتفاق باتری ها نیز در آنجا ساخته می شوند، اما ده ها استارت آپ بازیافت در آمریکای شمالی و اروپا وجود دارد. علاوه بر Li-Cycle، این لیست شامل استکهلم نیز می شودنورث ولت، که به طور مشترک با نروژ در حال ساخت یک کارخانه بازیافت باتری های برقی الکتریکی استهیدروو آلوم تسلا J.B. Straubel’sمواد قرمز چوب، که دامنه وسیع تری از بازیافت زباله های الکترونیکی دارد. [به نوار کناری، "14 پروژه بازیافت باتری لیتیوم یونی که باید تماشا کنید."]
هدف این استارت‌آپ‌ها خودکارسازی، ساده‌سازی و پاکسازی فرآیندی سخت، ناکارآمد و کثیف است. به طور سنتی، بازیافت باتری شامل سوزاندن آنها برای بازیابی برخی از فلزات، یا در غیر این صورت آسیاب کردن باتری ها و درمان "توده سیاه" حاصل با حلال است.
می‌گوید بازیافت باتری تنها نیازی به تمیزتر ندارد، بلکه باید به طور قابل اعتمادی سودآور باشد.جف اسپانگنبرگر، مدیرمرکز ReCell، یک همکاری تحقیقاتی بازیافت باتری که توسط وزارت انرژی ایالات متحده پشتیبانی می شود. اسپانگنبرگر می‌گوید: «بازیافت باتری‌ها بهتر از این است که مواد جدید استخراج کنیم و باتری‌ها را دور بریزیم». اما شرکت های بازیافت در کسب سود مشکل دارند. ما باید آن را مقرون به صرفه کنیم تا مردم انگیزه ای برای بازگرداندن باتری های خود داشته باشند.»
چرخه Li-Cycle بر روی یک مدل «پره و توپی» کار می‌کند، پره‌ها پردازش اولیه باتری‌های قدیمی و ضایعات باتری را انجام می‌دهند، و جرم سیاه به هاب واقع در مرکز برای پردازش نهایی به مواد با درجه باتری وارد می‌شود. اولین سخنرانی این شرکت در کینگستون، انتاریو، در نزدیکی تورنتو، جایی که مقر Li-Cycle است، است. دومین اسپیکر به تازگی در روچستر افتتاح شد، جایی که قرار است هاب آینده در سال 2022 افتتاح شود.
کوچار می گوید که مهندسان Li-Cycle به طور مکرر بازیافت هیدرومتالورژی سنتی را بهبود بخشیده اند. به عنوان مثال، به جای جدا کردن بسته باتری EV در سلول ها و تخلیه آنها، آنها بسته را به ماژول های بزرگتر جدا می کنند و آنها را بدون تخلیه پردازش می کنند.
وقتی نوبت به مواد شیمیایی باتری می‌رسد، Li-Cycle یک آگنوستیک است. باتری‌های اکسید کبالت نیکل منگنز اصلی به راحتی مانند باتری‌های مبتنی بر فسفات آهن لیتیوم بازیافت می‌شوند. کوچار خاطرنشان می کند: «هیچ یکنواختی در صنعت وجود ندارد. "ما شیمی دقیق باتری ها را نمی دانیم و نیازی هم نداریم."
فقط چند باتری باید بازیافت شود؟ کوچار در ارائه‌ها به «سونامی ورودی» باتری‌های لیتیوم یونی مصرف‌شده اشاره می‌کند. با توجه به اینکه انتظار می رود فروش جهانی خودروهای الکتریکی از 1.7 میلیون در سال 2020 به 26 میلیون در سال 2030 افزایش یابد، به راحتی می توان تصور کرد که به زودی در باتری های مصرف شده غرق خواهیم شد.
اما باتری‌های لیتیوم یونی عمر طولانی دارنداریک ملین او، مدیر ذخیره سازی انرژی دایره ای. ملین می‌گوید: «۳۰ درصد از خودروهای برقی مستعمل از بازار ایالات متحده اکنون در روسیه، اوکراین و اردن هستند و باتری به عنوان مسافر در آن سفر آمده است. باتری‌های EV را می‌توان به‌عنوان تغییر کاربری نیز تغییر دادذخیره سازی ثابت. او می گوید: «هنوز ارزش زیادی در این محصولات [استفاده شده] وجود دارد.
ملین تخمین می زند که ایالات متحده در سال 2030 حدود 80 کیلوتن باتری لیتیوم یونی برای بازیافت خواهد داشت، در حالی که اروپا 132 متریک کیلوتن خواهد داشت. او خاطرنشان می‌کند: «هر شرکت [بازیافت] کارخانه‌ای با هزاران تن ظرفیت راه‌اندازی می‌کند، اما شما نمی‌توانید بیش از آنچه دارید، مواد بازیافت کنید».
Spangenberger از ReCell موافق است که نیاز به افزایش ظرفیت بازیافت باتری برای مدتی ضروری نخواهد بود. به همین دلیل است که تحقیقات گروه او بر پروژه‌های بلندمدت از جمله بازیافت مستقیم کاتد متمرکز است. بازیافت سنتی کاتد را به نمک فلزی تجزیه می کند و تبدیل نمک به کاتد گران است. ReCell قصد دارد در سال جاری یک روش مقرون به صرفه برای بازیافت پودرهای کاتدی را نشان دهد، اما پنج سال دیگر طول خواهد کشید تا این فرآیندها برای کاربرد با حجم بالا آماده شوند.
حتی اگر سونامی باتری هنوز فرا نرسیده باشد، کوچار می‌گوید که تولیدکنندگان لوازم الکترونیکی مصرفی و EV در حال حاضر به خدمات Li-Cycle علاقه‌مند هستند. کوچار می‌گوید: «اغلب، آنها تأمین‌کنندگان خود را تحت فشار قرار می‌دهند تا با ما کار کنند، که برای ما عالی بود و دیدن آن واقعاً جالب بود».
اسپانگنبرگر می‌گوید: «محققان درگیر در بازیافت بسیار مشتاق کاری هستند که انجام می‌دهند – این یک چالش فنی بزرگ است و می‌خواهند آن را کشف کنند، زیرا این کار درستی است. "اما پولی نیز وجود دارد که باید به دست آورد، و این جذابیت است."
