Zpět

Předpokládá se, že celosvětová poptávka po lithium-iontových (Li-ion) bateriích v příštím desetiletí rychle poroste. Zpráva společnosti McKinsey & Co z ledna 2023 odhaduje, že ze 700 GWh v roce 2022 vzroste do roku 2030 o 571 % na 4,7 TWh. Analýza dat provedená Světovým ekonomickým fórem v červenci 2022 však dospěla k závěru, že prudce rostoucí poptávka po elektromobilech by mohla brzy převýšit zavedené kapacity těžby i zásoby lithia.

Pokud nedojde k vývoji nových inovativních technik těžby, může se optimalizace starého materiálu ukázat jako nejúčinnější, nejudržitelnější a finančně nejpříznivější způsob, jak zachovat dynamiku elektrifikace automobilů. Důraz na možnosti recyklace a opětovného použití po skončení životnosti by následně mohl udržet kritické materiály v oběhu a pomoci zabránit hrozícímu nedostatku dodávek.

Přirozená hodnota

Společnost Redwood Materials se sídlem v Nevadě se zaměřuje na vytvoření kruhového dodavatelského řetězce pro Li-ion v USA. Recyklace tvoří důležitou součást jejich aktivit, ale schopnosti společnosti Redwood v oblasti hodnocení jdou mnohem dál.

“Baterie EoL mají přirozenou hodnotu,” říká Jackson Switzer, víceprezident pro řízení obchodu a tržní strategii. “Náš pohled se netýká ani tak nakládání s odpadem, jako spíše toho, jak tuto hodnotu nejlépe získat a znovu využít.” Společnost se proto zaměřuje především na sběr baterií, rozklad a zušlechťování materiálů v nich obsažených pomocí hydrometalurgických metod a následnou opětovnou výrobu anodových a katodových komponent připravených pro opětovné zavedení do e-mobility.

Společnost Switzer zdůrazňuje, že celý tento proces probíhá v USA a v žádné jeho fázi nedochází k outsourcingu. To je v kontrastu s mnohem globálnějšími dodavatelskými řetězci nových baterií – výroba katod může zahrnovat suroviny dodávané z Latinské Ameriky, Austrálie a Afriky, které jsou následně odesílány k zušlechtění do Číny a Evropy, než dorazí do USA k výrobě článků a nakonec jsou odeslány výrobcům OEM.

Recyklace, zušlechťování, opětovná výroba

Společnost Redwood získává baterie EoL dvěma základními způsoby. Asi nejjednodušší je přímá spolupráce se samotnými výrobci automobilů – společnost navázala partnerství mimo jiné s Volkswagen Group of America, Volvo Cars, Toyota a Ford. Druhým kanálem jsou demontáže automobilů, “tradiční domov pro vozidla EoL”, říká Switzer. Suroviny pro baterie EoL, které jsou u těchto společností k dispozici, pocházejí zpravidla z hybridních modelů, které jsou na trhu již několik let, jako je například Toyota Prius. “Rozdíl mezi těmito dvěma cestami spočívá v tom, že baterie z demontážní firmy mohou být v jakémkoli stavu, zatímco díly OEM jsou obecně v mnohem lepším stavu.” V době psaní tohoto článku generuje každá z těchto možností rovných 50 % dodávek společnosti Redwood v rámci EoL.

 

Zaměstnanci společnosti Redwood posuzují bateriové moduly EoL

Logistika získávání použitých baterií vyžaduje pečlivou spolupráci se zdrojem, protože jednotky musí být bezpečně zabaleny a přepravovány v souladu s předpisy – společnost Redwood poskytuje bezpečné balení, které splňuje požadavky předpisů pro přepravu. Vzhledem k tomu, že pro prodejce je nepohodlné držet vybité baterie na svých pozemcích, je rychlé provedení servisu vysokou prioritou. “Například VW má v USA zhruba 1 000 dealerství. Máme dohodu, že pokud je třeba recyklovat akumulátor nebo modul, odvezeme jej do našeho závodu v určitém časovém horizontu a poskytneme VW kompletní sledovatelnost materiálu,” vysvětluje Switzer.

Po příchodu do závodu společnosti Redwood se u každé baterie provede posouzení jejího stavu a provozuschopnosti, na jehož základě se určí další fáze jejího životního cyklu. Zvažuje se zejména riziko tepelného vybití jednotky a možné komplikace při skladování. Společnost tvrdí, že její recyklační procesy dokáží získat zpět 95 % klíčových prvků baterie. Ty jsou následně rafinovány na vysoce čisté koncentrace materiálu připravené k opětovné výrobě anod a katod.

Společnost Redwood předpokládá, že její aktivity by mohly do roku 2030 dosáhnout roční kapacity 500 GWh, což by stačilo pro přibližně pět milionů elektromobilů – více než polovinu z předpokládané potřeby 900 GWh v USA přibližně ve stejném období. Pokud by se toho podařilo dosáhnout, byla by to cenná podpora pro národní průmysl, který se podle očekávání potýká s problémy při plnění cílů v oblasti výroby baterií. Recyklace, rafinace a repasování jsou však jen jednou částí skládačky.

Renovace

“Jedním z důležitých nápadů, které jsme rozvíjeli s výrobci OEM, je renovace baterií,” říká Switzer. “Často zmiňovanou možností druhé životnosti je ukládání energie do sítě, ale konstrukce baterií pro elektromobily z nich činí méně než ideální řešení. Mnohem větší příležitost je v opravě baterií a jejich opětovném vložení do elektromobilu – tedy do aplikace, pro kterou byly skutečně vytvořeny a navrženy.”

Tvrdí, že při posuzování baterie EoL společnosti Redwood se často zjistí drobné závady, kvůli kterým je demontáž a recyklace příliš drastická. Ve skutečnosti by takový postup mohl v konečném důsledku vést ke ztrátě celkové hodnoty jednotky: 75 % průměrného balení tvoří samotná baterie, ale zbytek tvoří chladící systémy, systémy řízení baterie, obaly a těsnící materiály. Vzhledem k tomu, že články jsou seskupeny do modulů, mohla by výměna jednoho nebo několika vadných modulů stačit k opětovnému zabudování do elektromobilu, čímž by se všechny ostatní součásti zachovaly pro opětovné použití, nikoliv pro zničení.

Společnost Switzer uvádí, že demontáž baterie na úroveň modulu je často dostatečně bezpečná (pro řádně vyškolený personál), aby ji bylo možné provést bez vybití baterie, což je relativně rychlé a často o 50-70 % levnější než náklady na novou sadu baterií. “V konečném důsledku by se tento přístup nemusel lišit od výměny rozbitých převodovek za repasované ve vozidle se spalovacím motorem.”

Příležitost, která se naskytne jednou za století

Výrobci automobilů jsou ideálním dodavatelem i odběratelem repasovaných a renovovaných baterií, takže trvalé partnerství s odpadovým sektorem je pro uzavření materiálového cyklu klíčové. Několik evropských značek již investuje do materiálového oběhu a nežádoucí složitost dodavatelských řetězců pro výrobu nových baterií by mohla nakonec učinit tuto činnost běžnou. Společnost Redwood odhaduje, že kritické kovy urazí celkem více než 50 000 kilometrů, než dorazí do závodu na výrobu článků. V porovnání s tím je dodavatelská smyčka EoL mnohem menší, ekologicky udržitelnější a bezpečnější před vnějšími otřesy.

Nekonečná recyklovatelnost niklu, kobaltu a lithia potvrzuje oběhový ekonomický přístup z hlediska kvality baterií, který by mohl přinést lepší materiál než těžba surových nerostů. “Baterie EoL mohou mít až pětkrát vyšší hmotnostní koncentraci minerálů než vytěžená ruda a mnohem méně nečistot,” říká Switzer. “Navíc se v nich všechny potřebné materiály shromažďují na jednom místě, místo aby byly rozptýleny na několika kontinentech.”

V souvislosti s přechodem výrobců automobilů od vozidel s vnitřním pohonem k elektrickým vozidlům dochází k závěru, že přechod od dolů v zemi k “městským dolům” pomůže posílit a podpořit cíle elektrifikace jako takové. Prostor pro další příležitosti v oblasti EoL bude spočívat v rozvoji této koncepce a zlepšení těžby a rafinace, ale také v opravách baterií, aby se mohly rychle a levně znovu zapojit do ekosystému e-mobility. “Prostor baterií EoL je nový a teprve se definuje, takže je zde spousta příležitostí k inovacím, optimalizaci a učení se na této cestě. Obrat takového rozsahu je příležitostí, která se naskytne jednou za století.”

 

Zdroj: automotiveworld.com