Пізніше цього року канадська фірмаLi-Циклпочне будівництво заводу вартістю 175 мільйонів доларів США в Рочестері, штат Нью-Йорк, на території колишнього комплексу Eastman Kodak. Після завершення це буде найбільший завод з переробки літій-іонних батарей у Північній Америці.
Завод матиме кінцеву потужність 25 метричних кілотонн вхідного матеріалу, відновлюючи 95 або більше відсотків кобальту, нікелю, літію та інших цінних елементів за допомогою процесу компанії без стічних вод і нульових викидів. «Ми станемо одним із найбільших внутрішніх джерел нікелю та літію, а також єдиним джерелом кобальту в Сполучених Штатах», — кажеАджай Кочхар, співзасновник і генеральний директор Li-Cycle.
Заснована наприкінці 2016 року, компанія є частиною бурхливо розвивається галузі, спрямованої на запобігання потраплянню десятків тисяч тонн літій-іонних акумуляторів на звалища. Зі 180 000 метричних тонн літій-іонних акумуляторів, доступних для переробки в усьому світі в 2019 році, трохи більше половини було перероблено. З ростом виробництва літій-іонних акумуляторів зростає і інтерес до переробки.
Згідно з лондонськимКругове накопичення енергії, консалтингова компанія, яка відстежує ринок переробки літій-іонних батарей, близько сотні компаній у всьому світі переробляють літій-іонні батареї або планують зробити це найближчим часом. Промисловість зосереджена в Китаї та Південній Кореї, де також виробляється переважна більшість акумуляторів, але в Північній Америці та Європі є кілька десятків стартапів з переробки. Крім Li-Cycle, цей список включає СтокгольмНортвольт, яка спільно з Норвегією будує завод з переробки електромобілівГідро, і Tesla alum J.B. Straubel’sРедвуд матеріали, яка має ширшу сферу переробки електронних відходів. [Див. бокову панель, «14 проектів з переробки літій-іонних акумуляторів, які варто переглянути».]
Ці стартапи спрямовані на автоматизацію, оптимізацію та очищення того, що було трудомістким, неефективним і брудним процесом. Традиційно переробка батарей включає або їх спалювання для відновлення частини металів, або подрібнення батарей і обробку отриманої «чорної маси» розчинниками.
Переробка акумуляторів має бути не просто чистішою, вона також має бути надійно прибутковою, кажеДжефф Спангенбергер, директор вЦентр ReCell, дослідницьке співробітництво з переробки акумуляторів за підтримки Міністерства енергетики США. «Переробляти батареї краще, ніж якщо ми видобуваємо нові матеріали та викидаємо батареї», — каже Спангенбергер. «Але компанії з переробки мають проблеми з отриманням прибутку. Нам потрібно зробити це економічно ефективним, щоб у людей був стимул повертати свої батареї назад».
Li-Цикл працюватиме за моделлю «спиця та втулка», причому спиці оброблятимуть попередню обробку старих батарей і брухту акумуляторів, а чорна маса надходить у центрально розташовану втулку для остаточної обробки в матеріали для акумуляторів. Перша спіця компанії знаходиться в Кінгстоні, Онтаріо, поблизу Торонто, де знаходиться штаб-квартира Li-Cycle; другу спіцю щойно відкрили в Рочестері, де майбутній центр планується відкрити у 2022 році.
Інженери Li-Cycle неодноразово вдосконалювали традиційну гідрометалургійну переробку, каже Кочхар. Наприклад, замість того, щоб розбирати блок акумуляторів електромобілів на елементи та розряджати їх, вони розділяють блок на більші модулі та обробляють їх без розрядки.
Коли справа доходить до хімічних речовин акумулятора, Li-Cycle не має значення. Звичайні нікель-марганцево-кобальт-оксидні батареї так само легко переробляються, як і літій-залізо-фосфатні. «У галузі немає одноманітності», — зауважує Кочхар. «Ми не знаємо точного хімічного складу батарей, і нам це не потрібно знати».
Скільки батарей потрібно буде переробити? У презентаціях Кочхар говорить про «цунамі, що наближається» відпрацьованих літій-іонних акумуляторів. З огляду на те, що глобальні продажі електромобілів, як очікується, зростуть з 1,7 мільйона в 2020 році до 26 мільйонів у 2030 році, легко уявити, що незабаром ми будемо купатися в розряджених акумуляторах.
Але літій-іонні акумулятори мають тривалий термін службиЙого Ерік Мелін, директор Circular Energy Storage. «Тридцять відсотків вживаних електромобілів із ринку США зараз знаходяться в Росії, Україні та Йорданії, і акумулятор був пасажиром у цій подорожі», — каже Мелін. Акумулятори електромобілів також можна перепрофілюватистаціонарне зберігання. «Ці [вживані] продукти все ще мають велику цінність», — каже він.
За оцінками Меліна, у 2030 році у Сполучених Штатах буде близько 80 метричних кілотонн літій-іонних батарей для переробки, а в Європі – 132 кілотонни. «Кожна [переробна] компанія встановлює завод потужністю в тисячі тонн, але ви не можете переробити більше матеріалу, ніж у вас є», — зазначає він.
Спангенбергер з ReCell погоджується, що потреба у збільшенні потужності переробки акумуляторів деякий час не буде актуальною. Ось чому дослідження його групи зосереджені на довгострокових проектах, включаючи пряму переробку катодів. Традиційна переробка розбиває катод на сіль металу, а перетворення солі назад на катоди є дорогим. Цього року ReCell планує продемонструвати економічно ефективний метод переробки катодних порошків, але пройде ще п’ять років, перш ніж ці процеси будуть готові для масового застосування.
Навіть якщо цунамі акумуляторів ще не настало, Кочар каже, що виробники побутової електроніки та електромобілів зараз зацікавлені в послугах Li-Cycle. «Часто вони змушують своїх постачальників працювати з нами, що було чудово для нас і дуже цікаво спостерігати», — каже Кочхар.
«Дослідники, які займаються переробкою, дуже захоплені тим, що вони роблять — це велика технічна проблема, і вони хочуть її розібратися, тому що це правильно», — говорить Спангенбергер. «Але є також гроші, які можна заробити, і це привабливість».
