Startup har til formål at rydde op i lithium-ion-batteriets forsyningskæde

Li-Cycle var lidt mere end en tegning på bagsiden af ​​en serviet i en kaffebar i Yorkville for tre år siden. I dag, opstarten grundlagt af University of Torontos alumner er på randen af ​​en international ekspansion, som dens bagmænd mener kan fundamentalt ændre den måde, lithium-ion-batterier genbruges på.

Ajay Kochhar, virksomhedens medstifter og administrerende direktør, beskriver Li-Cycle som en ressourcegenvindingsvirksomhed, der fokuserer på at skabe en lukket kredsløbsforsyningskæde til lithium-ion-batterier, der i stigende grad driver alt fra smartphones til biler.

"Tim Johnston, min medstifter, og jeg skitserede oprindeligt Li-Cycle-processen i slutningen af ​​2016, " siger Kochhar, der læste kemiingeniør på U of T's Fakultet for Anvendt Naturvidenskab og Teknik.

"Vi startede med at se på den finansielle model for at se, om virksomheden kunne være levedygtig. Det første svar, der kom, var ja, så vi blev opfordret til at forfølge muligheden yderligere."

Li-Cycle kan i øjeblikket behandle mere end et ton batterier hver dag på sit pilotanlæg i Kingston, På T. Men den eksplosive vækst af elektriske køretøjer (EV'er) i de seneste år - der er nu mere end tre millioner EV'er på vejen, op fra mindre end en million i 2014, ifølge Det Internationale Energiagenturs Global Electric Vehicle (EV) Outlook – driver efterspørgslen stadig højere.

Som resultat, startup'et planlægger en udvidelse til at behandle mere end 17 tons om dagen – og det er kun begyndelsen.

"Vi er oversvømmet, " siger Kunal Phalpher, selskabets kommercielle direktør. "Når vi taler med kunder, inden for et par minutter efter at have præsenteret os selv, nogen vil sige 'Åh ja, bagpå har vi paller med batterier, som vi ikke anede, hvad vi skulle stille op med. Kan du tage dem?'"

Mens eksisterende genbrugere traditionelt har fokuseret på de mindre lithium-ion-batterier, der findes i forbrugerelektronik, Li-Cycles grundlæggere siger, at de ikke nødvendigvis er parate til at håndtere den kommende strøm af batterier fra elbiler.

"I den etablerede industri, det vigtigste materiale, de genvinder, er kobolt. Det er det, der driver processen og økonomien, " siger Kochhar, der lavede konsulentarbejde for en række virksomheder inden for mine- og metalindustrien, inden han startede Li-Cycle.

Udvinding af kobolt betyder at bruge pyrometallurgi, som involverer fordampning eller afbrænding af batterierne ved høje temperaturer. På trods af det store energiforbrug, gendannelse i dette system er lav, omkring 30 pct. til 40 pct.

Derimod, Li-Cycle har arbejdet med samarbejdspartnere for at udvikle en proces baseret på hydrometallurgi, eller våd kemi. De har opfundet en måde til sikkert at makulere indkommende batterier, reducere dem i små stykker. Derfra, batterierne køres gennem en række kemiske reaktioner og adskillelser. Resultatet er genvinding ikke kun af kobolt, men også lithium, nikkel og andre stoffer, bestående af 80 procent til 100 procent af det originale batteri.

"Vores slutprodukter svarer i kvalitet til dem, der ville blive produceret fra en ny kilde, " siger Kochhar. "De kan gå lige tilbage i batteriforsyningskæden."

Li-Cycle kan genbruge enhver form for lithium-ion batteri og er fuldstændig agnostisk over for kemi, formfaktor, forudgående påføring og størrelse. Men batterier fra elbiler, et af Li-Cycles målmarkeder, indeholder mindre kobolt og er mere omfangsrige og sværere at behandle sammenlignet med dem fra personlig elektronik. I betragtning af den lave genvinding af den traditionelle pyrometallurgiske proces, EV-producenter betaler typisk høje gebyrer for at få deres batterier genbrugt. Li-Cycles højere inddrivelse gør det muligt for virksomheden at opkræve et lavere gebyr – et som Kochhar mener vil fortsætte med at falde over tid.

"For eksempel, Tesla, BMW og deres jævnaldrende vil i sidste ende ikke betale for at få deres batterier genbrugt, " siger han. "Vores tilgang gør det muligt for ressourcegenvinding fra lithium-ion-batterier faktisk at være rentabel til det punkt, hvor vi har fleksibilitet til alternative kommercielle modeller."

Nøglen til fremtidig succes vil være opskalering, og hurtigt. Holdet planlægger snart at åbne en fuldskala facilitet i USA, der kan behandle 5, 000 tons brugte lithium-ion-batterier om året. De underskrev for nylig et aftalememorandum med Sungho Group, en stor metalgenvinder i Sydkorea, hvor de håber at skabe en hub for det asiatiske marked. De planlægger også aktivt et anlæg i Europa.

Under hele deres rejse, både Kochhar og Phalpher har trukket i vid udstrækning på de forbindelser, de lavede ved U of T, samt de værdier, de udviklede under deres bachelorstudier i ingeniørvidenskab.

"Vi har ansat flere U of T-ingeniørstuderende gennem PEY [Professional Experience Year] Co-op-programmet, og de har været afgørende for at lægge grunden, der fik os til, hvor vi er nu, " siger Phalpher. "Det har været fantastisk for os, men også for dem. Jeg synes, det er rigtig vigtigt at udsætte eleverne for den brede vifte af muligheder, de har for at slå deres egen vej og drive innovation."

"De studerende, vi ansætter, bliver nogle gange overraskede over at høre, at kemiingeniører kan starte deres egne virksomheder, " tilføjer Kochhar. "Ikke enhver opstart behøver at være en app. Kemiteknik på U of T lærte mig at assimilere ny information hurtigt, at være tilpasningsdygtig, og udvikle robusthed. Jeg bruger stadig disse evner hver dag."