Genbrug af lithium-batterier

Litium-ion-batterier har en kompleks struktur, der består af mange forskellige komponenter.

Der er to hovedårsager til at genanvende litium-ion-batterier: omkostninger og miljøhensyn.

Omkostninger

Et bæredygtigt genanvendelseskoncept kan bidrage til at mindske afhængigheden af nyudvundne ressourcer. Dette marked vil vokse i takt med, at der produceres flere og flere elbiler, og større mængder udtjente batterier indsamles til genbrug. Ud over genanvendelse af udtjente batterier integrerer mange battericelleproducenter genanvendelsesanlæg direkte i deres gigafabrikker, hvilket gør det muligt for dem at genanvende produktionsaffald i fremstillingsprocessen. Denne tilgang understøtter ikke kun bæredygtighed, men tjener også som en kritisk omkostningsbesparende foranstaltning ved produktion af batterier i stor skala.

Ved fremstilling af en elbil er batteripakken den dyreste del. Den kan udgøre op til 50 % af køretøjets samlede omkostninger, hvoraf størstedelen stammer fra materialet. Det giver derfor økonomisk mening at genanvende så meget som muligt og undgå at skulle foretage indkøb af disse for hvert nyt batteri. Desuden er metalindholdet i et lithium-ion-batteri endnu højere end i nogle naturlige malme, hvilket gør dem værdifulde for økonomisk genvinding.

Miljømæssige aspekter

Ud over de høje omkostninger forbundet med fremstilling af et nyt batteri er der også miljømæssige hensyn, både i begyndelsen og slutningen af batteriets livscyklus. De værdifulde metaller, der findes i et lithium-ion-batteri, såsom lithium, nikkel og kobolt, er begrænsede ressourcer – og efterspørgslen stiger. Uden genanvendelse vil boomet inden for e-mobilitet hurtigt udtømme vores nuværende kendte lithiumreserver. Det er så meget desto vigtigere, at overgangen fra konventionel til elektrisk mobilitet også gennemføres på en bæredygtig måde, og at tilgængeligheden af disse ressourcer sikres på en måde, der har så lille indvirkning på planeten som muligt.

Udvinding af de råmaterialer, der er nødvendige for at fremstille et lithium-ion-batteri, er en meget miljøintensiv proces. Ligesom enhver anden minedrift forårsager det uoprettelige skader på landskabet og øger luftforureningen. De enorme mængder vand, der kræves til visse metoder til lithiumudvinding, afleder også vandforsyningen fra lokale samfund og det naturlige miljø.

Når et litium-ion-batteri er udtjent, skal det desuden bortskaffes korrekt. Materialerne i brugte batterier kan være farlige for miljøet, hvis de udledes. En meget specialiseret og dyr bortskaffelsesproces er derfor nødvendig – hvorefter ressourcerne går tabt for evigt. Genanvendelse er også forbundet med omkostninger, men sikrer i det mindste, at ressourcerne bevares og genbruges. Derudover mindsker genanvendelse af batterierne miljøpåvirkningen ved at fordele CO2-aftrykket fra minedriften på de mange batterier, der fremstilles af de genanvendte materialer.

Som forberedelse aflades batteriet fuldstændigt. Derefter kan forskellige komponenter, såsom kabinettet, kabler og skruer, skilles ad og enten genbruges eller genanvendes. Denne adskillelse sikrer, at hele genbrugsprocessen bliver så effektiv som muligt, og at de komponenter, der er nemmere at genbruge, kan adskilles først. Der er fire hovedteknikker til genanvendelse af litium-ion-batterier.

Mekanisk behandling: Ved denne metode adskilles batterikomponenterne fysisk og reduceres i størrelse for at genvinde værdifulde materialer. Dette sker gennem processer som knusning, makulering og sigtning.

Hydrometallurgi: Denne proces bruger opløsningsmidler, syrer eller andre kemiske reagenser til at opløse og selektivt genvinde metaller fra batterier. Det omfatter ofte udvaskning, udfældning og rensningstrin.

Varmebehandling: Denne teknik indebærer anvendelse af varme til genanvendelsesprocessen for litium-ion-batterier. Ved hjælp af opvarmningsprocesser kan kemikalier fordampe, f.eks. i destillationsprocessen, som udføres for at udskille flydende elektrolyt. Varme kan også anvendes til at nedbryde visse komponenter, f.eks. til at fjerne plastik.

Pyrometallurgi: Denne teknik involverer højtemperaturprocesser til udvinding af værdifulde metaller fra brugte batterier. Den indebærer typisk smeltning eller brænding af batterimaterialerne for at genvinde metaller som lithium, kobolt og nikkel. Processen kan være energikrævende og frigiver gasser som benzen, hydrogencyanid og formaldehyd, som skal behandles for at forhindre miljøskader.

Elbiler præsenteres som den mest miljøvenlige løsning til vores gader. Og i dagligdagen er de langt mere effektive: Et elbils CO2-aftryk er i gennemsnit over tre gange lavere pr. kilometer end en konventionel bil af samme størrelse. Men lige fra fabrikken har de faktisk et større CO2-aftryk end en bil med forbrændingsmotor. Det er resultatet af den komplekse batteriproduktionsproces. Det typiske break-even-punkt for CO2-udledninger – det tidspunkt, hvor elbilen begynder at have et lavere CO2-aftryk end en bil med forbrændingsmotor – ligger på omkring 50.000 – 80.000 km. Dette varierer afhængigt af kilderne til den elektricitet, der bruges til at oplade køretøjet: En bil, der f.eks. udelukkende oplades med elektricitet fra vedvarende energikilder, vil have et lavere samlet CO2-aftryk end en bil, der får sin elektricitet fra konventionelle kraftværker. Andre ydre faktorer som f.eks. klima og terræn påvirker også køretøjets samlede effektivitet.

Men hvis batteriet genanvendes til sit maksimale potentiale, kan miljøpåvirkningen reduceres yderligere. Genanvendelsesprocesser, såsom den ovenfor beskrevne kombination af mekaniske og hydrometallurgiske processer under vakuum, kan genvinde omkring 90 % af de værdifulde materialer i batteriet. Det betyder, at CO2-aftrykket for produktionsprocessen er betydeligt lavere, end hvis der anvendes nye materialer.

Vakuumteknologi anvendes både i begyndelsen og slutningen af et litium-ion-batteris levetid.

Under produktionen af et lithium-ion-batteri anvendes vakuumteknologi i forskellige processer til at blande og tørre slammet samt til påfyldning og tætning af batterierne. Dette sikrer et slutprodukt af høj kvalitet, der opfylder de nødvendige standarder for e-mobilitetsmarkedet.

Lækagetest er et vigtigt trin i kvalitetskontrollen i batteriproduktionen, der sikrer batteriernes integritet og sikkerhed, inden de når ud til forbrugerne. Batterierne er hermetisk forseglet. Dette er afgørende for at forhindre eksponering for fugt og luft, som ellers ville nedbryde elektrolytten og udgøre en sikkerhedsrisiko. Denne proces hjælper med at kontrollere, at batteriet er lufttæt, og identificere defekter i batterihuse og tætninger. Producenter kan derfor sikre højere sikkerhedsstandarder samt forbedre deres produkters pålidelighed og levetid.

Når batterierne har nået slutningen af deres livscyklus, spiller vakuum også en afgørende rolle i genanvendelsesprocessen. Det øger processikkerheden og sikrer effektiv udskillelse og høj renhed af de genvundne materialer.

Vakuum er derfor en vigtig komponent i at skabe en bæredygtig, sikker og effektiv livscyklus for batterier.

Lithium-ion-batterier er komplekse. De består af en lang række forskellige materialer som litium, nikkel og kobolt. På grund af batteriets konstruktion er det vanskeligt at adskille og genvinde disse materialer på en måde, der bevarer deres kvalitet og ikke er uoverkommeligt dyrt. Et andet problem er, at der ikke findes et "standard" lithium-ion-batteri. Størrelserne varierer enormt – sammenlign bare et smartwatch med en e-cykel – og teknologien er stadig under udvikling. Derfor er der store variationer mellem forskellige batterier, hvilket gør udtagningsprocessen vanskelig.

Derudover består et litium-ion-batteri af en række forskellige komponenter, såsom elektrolytter, udskillere og bindemidler. Dette komplicerer genanvendelsesprocessen, da disse nøglekomponenter skal adskilles fuldstændigt fra hinanden for at opretholde materialets renhed og kvalitet.

Transport og opbevaring spiller også en rolle: Beskadigede eller forkert opbevarede lithium-ion-batterier kan udgøre en brandfare, hvilket gør håndtering, transport og opbevaring dyrt. Som følge heraf findes der mange forskellige sikkerhedsstandarder, som kan omfatte test, mærkning og detaljerede forholdsregler for sikker opbevaring. Disse er indført for at forhindre ulykker og sikre miljøsikkerheden. Når man indsamler batterier til genbrug, skal disse standarder tages i betragtning.

Derudover findes der simpelthen endnu ikke en infrastruktur til genbrug mange steder. I modsætning til batterierne i biler med forbrændingsmotor, hvor der findes et udskiftningsprogram i mange lande rundt om i verden, er dette endnu ikke almindeligt for litiumbatterier. Der er dog ved at opstå vakuumstøttede processer, der kan opnå en udvindingsgrad på over 90 %.

Over 90 % af de værdifulde metaller i et lithium-ion-batteri kan genvindes og genbruges. Dette omfatter lithium, kobolt, nikkel og kobber. Den nøjagtige genvindingsrate afhænger dog af den anvendte genanvendelsesproces. De andre dele af batteriet, såsom kabinet, kabler og skruer, kan også fjernes og muligvis genbruges. Ikke-metalliske komponenter, såsom elektrolyt og separator, er sværere at genbruge og kan være vanskeligere at genvinde.

Ja, litium-ion-batterierne i en elbil kan genbruges. Disse kan skilles ad og behandles for at genvinde værdifulde materialer som lithium, nikkel og kobolt. En stor del af denne genanvendelsesproces udføres under vakuum for at øge effektiviteten og sikkerheden. Genanvendelse har positive effekter på både omkostningerne og miljøpåvirkningen: Det er billigere end at udvinde nye ressourcer og mindre miljøbelastende. Det stigende antal elbiler på vejene betyder, at et stigende antal lithium-ion-batterier når slutningen af deres levetid. Som følge heraf vokser behovet for genbrugsfaciliteter hurtigt.

Litium-ion-batterier er overalt. Du bruger sandsynligvis flere elektroniske enheder hver dag, der indeholder en: Mobiltelefon, bærbar computer, trådløse hovedtelefoner, elektrisk tandbørste, smartur – måske kører du endda en elbil, cykler på en elcykel eller tager en elbuss til arbejde. Og lige så mange enheder, som der er i brug i øjeblikket, er der lige så mange, der udgår hver dag. Dette resulterer i et stort antal batterier, der skal bortskaffes korrekt. Og med fremkomsten af e-mobilitet og stigningen i vedvarende energi er der nu stadig flere store batterier i omløb.

Ved at genanvende komponenterne i et litium-ion-batteri kan affald reduceres og værdifulde ressourcer spares. Genanvendelse, selvom det er en dyr proces, er alligevel mere omkostningseffektiv end minedrift af nye råmaterialer. Da et lithium-ion-batteri indeholder værdifulde metaller, såsom lithium, kobolt og nikkel, undertiden i højere koncentrationer end dem, der kan udvindes fra jorden, er det absolut værd at genbruge dem. Litiumminedriftsprocessen er også meget ressourcekrævende. Ved genanvendelse kan andre værdifulde ressourcer som vand spares. Derudover gør genanvendelse økonomien mere cirkulær – en stadig vigtigere faktor i nutidens verden.

Genanvendelse af litiumbatterier har en række fordele.

1. Sparer ressourcer: De elementer, der udgør et lithium-ion-batteri, såsom lithium, kobolt og nikkel, er begrænsede og koncentreret i bestemte regioner. Ved at genbruge dem kan vi reducere behovet for kontinuerlig minedrift, hvilket er med til at bevare naturressourcer og mindske risici i forsyningskæden.

2.Reducerer miljøpåvirkningen: Minedrift efter nye ressourcer skader landskabet uopretteligt. Genbrug af elementerne reducerer behovet for minedrift og minimerer batteriproduktionens miljøaftryk. Desuden løser genbrug problemet med korrekt bortskaffelse af batterierne: Genanvendelse betyder, at dette ikke er nødvendigt.

3.Skaber økonomiske muligheder: Væksten i lithiumbatterigenanvendelsesindustrien skaber jobmuligheder og stimulerer økonomisk vækst i regioner med genbrugsfaciliteter. Genanvendelsesanlæg er uafhængige af naturressourcer, hvilket betyder, at de kan give muligheder for at komme ind på batterimarkedet i regioner uden litiumreserver. Det fremmer også innovation inden for genanvendelsesteknologier.

Materialerne i et litium-ion-batteri er meget flygtige. Det betyder, at de skal behandles med særlig forsigtighed under håndteringen for at undgå brand, eksplosion og frigivelse af giftige gasser.

Ved at udføre knusnings- og makuleringsprocesserne under vakuum kan en eksplosiv atmosfære undgås. Desuden forhindrer det dannelsen og frigivelsen af giftige gasser. Da der ikke er ilt til stede, forhindres opløsningen i at antænde.

Som to virksomheder inden for Busch-koncernen har Pfeiffer og Busch harmoniseret deres produktporteføljer for at tilbyde dig et større udvalg. Vores løsninger komplementerer hinanden og giver dig mulighed for at finde en løsning, der passer perfekt til de krævende krav i din proces.