Storbritannien er nødt til at handle for at forhindre batteriaffaldsbjerg for elektriske køretøjer, siger ny undersøgelse

Genbrugsteknologier til udtjente lithium-ion-batterier (LIB'er) holder ikke trit med den hurtige stigning i elektriske køretøjer, oplagring af et potentielt stort affaldshåndteringsproblem for fremtiden, ifølge en ny undersøgelse.

En gennemgang af genbrug af lithium-ion-batterier ledet af University of Birmingham tyder på, at mens elektriske køretøjer (EV'er) tilbyder en løsning til at reducere forurening, regeringer og industri er nødt til at handle nu for at udvikle en robust genbrugsinfrastruktur for at imødekomme fremtidige genbrugsbehov.

Studiet, udført i samarbejde med forskere ved universiteterne i Newcastle og Leicester, udkommer i dag i 150 års jubilæumsnummeret af Natur .

Dr. Gavin Harper, Faraday Research Fellow ved University of Birmingham, er hovedforfatter på papiret. Han sagde:"Genbrugsudfordringen er ikke ligetil:der er enorm variation i kemierne, former og design af lithium-ion-batterier, der bruges i elbiler. Individuelle celler dannes til moduler, som derefter samles til batteripakker. For at genbruge disse effektivt, de skal skilles ad og de resulterende affaldsstrømme adskilles. Samt lithium, disse batterier indeholder en række andre værdifulde metaller, såsom kobolt, nikkel og mangan, og der er potentiale til at forbedre de processer, der i øjeblikket bruges til at genvinde disse til genbrug."

Spørgsmålet om LIB-affald er allerede betydeligt og forventes at vokse i takt med at efterspørgslen efter elbiler stiger. Baseret på de 1 million solgte elbiler i 2017, forskere beregnede, at 250, 000 tons eller en halv million kubikmeter uforarbejdet pakkeaffald vil resultere, når disse køretøjer når slutningen af ​​deres liv.

Der er også en enorm mulighed for Storbritannien. Analyse foretaget af Faraday Institution – Storbritanniens uafhængige institut for forskning i elektrokemisk energilagring – peger på behovet for otte gigafabrikker i Storbritannien inden 2040 for at servicere efterspørgslen efter LIB'er. Storbritannien bliver nødt til at udvikle forsyningskilder til de kritiske materialer, der kræves til disse batterier, og genbrugsmateriale kan spille en vigtig rolle.

Professor Andrew Abbott, fra University of Leicester og medforfatter på papiret, sagde:"Elektrificering af kun 2 procent af den nuværende globale bilflåde ville repræsentere en linje af biler, der kunne strække sig rundt om Jordens omkreds - omkring 140 millioner køretøjer. Losseplads er tydeligvis ikke en mulighed for denne mængde affald. At finde måder at genbruge EV-batterier vil ikke kun undgå en enorm byrde på lossepladser, det vil også hjælpe os med at sikre forsyningen af ​​kritiske materialer, såsom kobolt og lithium, som helt sikkert rummer nøglen til en bæredygtig bilindustri."

Undersøgelsen identificerer en række nøgleudfordringer, som ingeniører og politiske beslutningstagere bliver nødt til at løse, inklusive:

• Identifikation af applikationer til anden brug for udtjente batterier
• Udvikling af hurtige reparations- og genbrugsmetoder, især i betragtning af, at storstilet opbevaring af elektriske batterier er potentielt usikker
• Forbedring af diagnostik af batterier, batteripakker og battericeller, så batteriernes helbredstilstand kan vurderes nøjagtigt før genanvendelse
• Optimering af batteridesign til genbrug for at muliggøre automatisk batteriadskillelse, sikrere end de nuværende manuelle håndteringsteknikker
• Design af nye stabiliseringsprocesser, der gør det muligt for udtjente batterier at blive åbnet og adskilt, og udvikling af teknikker eller processer for at sikre, at komponenter ikke forurenes under genanvendelse.

"Disse batterier indeholder enorme mængder strøm, og i øjeblikket er vi stadig relativt uforberedte på, hvordan vi håndterer dem, når de når slutningen af ​​deres levetid, " forklarer medforfatter professor Paul Christensen, fra Newcastle University, som også arbejder med en række britiske brand- og redningstjenester om at udvikle protokoller til håndtering af lithium-ion-batteribrande.

"Et af forskningsområderne for dette projekt er at se på automatisering, og hvordan vi sikkert og effektivt kan demontere brugte batterier og genvinde de værdifulde materialer såsom lithium og kobolt. Men der er også et offentligt sikkerhedsproblem, som skal løses som andet liv. EV-batterier bliver mere udbredt tilgængelige. Det, vi har brug for, er et presserende blik på hele batteriets livscyklus – fra at grave materialerne op af jorden til at bortskaffe dem igen til sidst."

Paul Andersen, Meddirektør for Birmingham Centre for Strategic Elements and Critical Materials, tilføjer:"At møde disse udfordringer vil kræve en stor mængde ambition samt en konsekvent tilgang til politikudformning. Dette er afgørende, hvis vi skal skabe løsninger inden for designprocessen, der vil give os mulighed for at lave en smidig og bæredygtig overgang til el. køretøjer."