Downstream - Gebruik van de batterij & recycling van de batterij

De wereldwijde batterijmarkt kent een snelle groei, gedreven door de toenemende vraag naar lithiumbatterijen. Deze stijging is voornamelijk te wijten aan de groei van elektrische voertuigen (EV), opslagsystemen voor hernieuwbare energie en consumentenelektronica. Het huidige aanbod van lithium-ion-accu's heeft echter moeite om gelijke tred te houden met deze groeiende vraag, wat aanzienlijke kansen en uitdagingen creëert voor accufabrikanten.

Uitgedaagd door strenge milieueisen en een extreem concurrerende markt vereist de druk om af te stappen van lineaire waardeketens van fabrikanten dat ze batterijen recyclen en hergebruiken.

De belangrijkste milieudoelstellingen voor recycling vereisen:

- Het beheer aan het einde van de levensduur verbeteren door afval te voorkomen.
- Recyclinglijnen optimaliseren door terugwinning van batterijmineralen van alle batterijtechnologieën.
- Volledig terugwinnen van hoogzuivere materialen om de ecologische voetafdruk te verkleinen.
- Hergebruik van batterijmineralen voor nieuwe batterijen.
- Hergebruik van lithium materialen voor gebruik in verschillende industrieën.

Er wordt verwacht dat recyclers en fabrikanten tegen 2030 meer dan 125.000 ton lithium, 35.000 ton kobalt en meer dan 86.000 ton nikkel (om maar een paar voor batterijen geschikte metalen te noemen) uit afgedankte batterijen zullen halen, waarbij de totale terugwinning van batterijmineralen naar verwachting zal oplopen tot 1 miljoen ton.

De productie van batterijen is zeer complex

Ontwerp en montage

Accu's zijn aan elkaar gelast of gelijmd, waardoor afzonderlijke onderdelen moeilijk te vervangen zijn. Als een onderdeel het begeeft, moet de hele accu worden weggegooid, vaak met nog meer dan 80% van de potentiële levensduur over.

Energie-intensieve processen
Het recyclen van batterijen is energie-intensief, waardoor het nodig is om tijdens de ontwerpfase van EV-batterijen zorgvuldig na te denken over recyclagemethoden. Met name 80% van de milieu-impact van een product wordt bepaald tijdens de ontwerpfase.
 

Het recyclen van batterijen

Lage recyclingpercentages

Op dit moment wordt slechts 5% van de lithiumbatterijen gerecycled, procesverbeteringen en verbeterde terugwinningsmethoden zorgen voor grote investeringen in technologie en infrastructuur voor het terugwinnen en recyclen van batterijen.

Reikwijdte van recycling

Het recyclen van batterijen is niet beperkt tot EV's, maar omvat alle apparaten die een batterij bevatten, zoals laptops, elektrisch gereedschap, zonne-energieopslag en pacemakers, om er maar een paar te noemen.

Recyclageprocessen voor batterijen

In de gemiddelde recyclagefabriek worden de onderdelen vermalen tot poeder, het poeder wordt gesmolten (pyrometallurgie) of opgelost in zuur (hydrometallurgie).

Na het malen wordt het poeder in water geloosd om plastic en niet-metalen componenten van elkaar te scheiden, de poederslurry wordt ontwaterd via een filterpers ter voorbereiding op de volgende fase.

Hydrometallurgisch

De hydrometallurgische terugwinning lijkt erg op de lithiumextractieprocedure die in het upstreamproces wordt besproken om lithiumhydroxide van batterijkwaliteit te produceren. De slurry ondergaat een uitgebreid chemisch uitloogproces, een combinatie van zuren verwijdert afval/residu om de minerale slurry van de batterij te verdunnen tot een vloeibaar metaal.

Chemisch logen

Chemisch uitlogen wordt bereikt door de slurry bloot te stellen aan een gefaseerd proces door een combinatie van zuren toe te voegen, waaronder zwavelzuur (H2SO4), zoutzuur (HCL), natriumhydroxide en calciumhydroxide (Ca(OH)2) met concentraties van 20% tot 30% en temperaturen die kunnen oplopen tot 50 graden Celsius.

Flotatieproces voor de extractie van metalen

Doel 

Elke cel bevat een specifieke combinatie van zuren en reagentia om de pH-waarde aan te passen om de scheiding van de beoogde metalen te vergemakkelijken.

Reagentia

Het doseren van reagentia zet de chemische scheiding in gang, gericht op elementen als ijzer, koper, aluminium, mangaan, kobalt, nikkel, lithium en goud.

Flocculatie en indikking

Flocculatie zorgt ervoor dat de fijne metaalslurry wordt gescheiden van het water en samenklontert in grotere clusters om een geconcentreerde slurry met een hoge dichtheid te vormen.

Kristallisatie
De respectieve metaalbehandeling initieert de slurry om kristallen te vormen tot de uiteindelijke gezuiverde batterijkwaliteit als grondstof voor hergebruik bij de fabricage van batterijen.
 

Conclusie

De vooruitgang in het recyclen van batterijen heeft de vraag naar nauwkeurige en efficiënte extractie van edelmetalen uit batterijen doen toenemen. Dit complexe proces omvat de behandeling van zeer corrosieve chemicaliën en zeer schurende metaalslurries, waardoor het gebruik van robuuste en betrouwbare pomptechnologieën noodzakelijk is. Bij het recyclingproces worden extreem corrosieve zure en abrasieve vloeistoffen gebruikt, waardoor pompen nodig zijn die zeer goed bestand zijn tegen chemische schade en duurzame pomponderdelen die bestand zijn tegen abrasieve slijtage. Het belang van veiligheid kan niet worden overschat, door het minimaliseren van het risico op lekkages en emissies dragen Verder pompen bij aan een veiligere werkomgeving en een lagere belasting van het milieu. Het succes van Verder's pomptechnologieën ligt in onze toewijding aan het mogelijk maken van vooruitgang voor onze klanten. Door het leveren van hoogwaardige, doordachte en betrouwbare pompoplossingen stelt Verder klanten in staat zich te richten op hun kernactiviteiten, in de wetenschap dat er met expertise en precisie wordt voorzien in hun pompbehoeften. Tot slot is de keuze van geavanceerde pomptechnologieën die Verder biedt in de vorm van Verderflex peristaltische, Verderair, (e-)PURE PTFE-pompen cruciaal voor de efficiëntie, veiligheid en duurzaamheid van het batterijrecyclingproces. Deze pompen voldoen niet alleen aan de hoge eisen voor het verwerken van corrosieve en abrasieve materialen, maar zorgen ook voor de bescherming van personeel en milieu. Naarmate de vraag naar batterijrecycling toeneemt, kan het belang van dergelijke innovatieve en betrouwbare pompoplossingen niet genoeg worden benadrukt.