Resirkulering av blybatterier er enkelt. Hvorfor er det vanskelig å resirkulere litium-ion-batterier?

US Primary v Secondary Lead Production

[ad_1]

Litium-ion-batteriene i dagens elektriske kjøretøy utkonkurrerer eldre blybatterier med nesten alle mål, bortsett fra ett. Blybatterier er fortsatt det mest resirkulerte produktet i verden.

Selv om litium-ion-batterier er satt til å drive en ren-energi-overgang, selges det fortsatt mer enn 100 millioner bly-syre-batterier hvert år i USA, for det meste som startbatterier for biler, lastebiler og båter.

Når disse blysyrebatteriene dør, blir nesten alle resirkulert. Faktisk krever bly-syrebatteriindustrien en innenlandsk resirkuleringsgrad på 99 prosent. I 2021 produserte USA nesten en million tonn resirkulert bly. Nesten alt det resirkulerte blyet ble brukt til å produsere nye batterier.

Det som er interessant er at ingenting av dette faktisk er nytt. Bly-syrebatterier har blitt resirkulert siden 1920-tallet. Allerede i 1930 beskrev industrien bly for batterier som et “lån” snarere enn en type for “forbruk”. Før 1960-tallet opererte hundrevis av småskala blygjenvinningsoperasjoner i og rundt amerikanske byer, noe som gjorde dette til en tidlig type for city gruvedrift.

Disse urbane blygjenvinningsoperasjonene var også en betydelig kilde til forurensning. En av de tidligste epidemiene av blyforgiftning var knyttet til batterigjenvinningsoperasjoner i Baltimore, Maryland, på 1930-tallet. Noen steder er det fortsatt mulig å identifisere steder for gjenvinning av forlatte bly-syrebatterier basert på forhøyede nivåer av tungmetaller i jorda.

På 1980-tallet gikk imidlertid industrien gjennom en stor omstilling. Nye miljølover tvang gjenvinnere til å oppgradere forurensningskontrollen. Som svar stengte mange små gjenvinnere. De som forble konsoliderte virksomheten til integrerte batteriresirkuleringsoperasjoner med forbedret forurensningskontroll. I dag resirkulerer et dusin høyt regulerte sekundære blysmelteverk det retailer flertallet av USAs brukte bly-syre-batterier.

Med international produksjon av litium-ion-batterier nå forbi blybatterier, er det verdt å spørre hvorfor blybatterier har blitt resirkulert så lenge og så effektivt, og hvilke lærdommer det gir for å lukke sløyfen på litium-ion-batteriene. Tenk på disse tre punktene:

For det første er kjemien og formatet til blysyrebatterier høyt standardisert, noe som forenkler resirkulering. I motsetning til litium-ion-batterier, som kommer i en rekke kjemier og en rekke former (sylindrisk, flat, pose, and so forth.), reduserer den relative jevnheten til brukte blybatterier behovet for å sortere brukte blybatterier med kjemi, type eller størrelse. Det letter bulkbehandling.

For det andre er metallinnholdet i bly-syrebatterier nesten utelukkende metallisk bly og blyoksidpasta – som begge vanligvis gjenvinnes gjennom pyrometallurgiske resirkuleringsprosesser ved mer enn 2000 grader Fahrenheit. Etter prosessering er det gjenvunne blyet både den funksjonelle ekvivalenten til og kostnadskonkurransedyktig med bly hentet fra primærmalm.

Til sammenligning er litium-ion-batterier langt mer materielt komplekse. Det krever skreddersydd litiumion-resirkuleringsprosesser for å gjenvinne en rekke katodematerialer (litium, kobolt, nikkel, mangan, jern, and so forth.), anodematerialer (grafitt) og ledere (aluminium og kobber). Disse kompleksitetene utgjør betydelige utfordringer for effektivt å gjenvinne materialer og bearbeide dem for gjenbruk kostnadseffektivt.

For det tredje, fra og med 1980-tallet, forbød den føderale regjeringen og delstater avhending av blysyrebatterier på grunn av blyets høye toksisitet. Selv om noen brukte blybatterier blir sendt til utlandet for resirkulering, blir de fleste resirkulert innenlands. (Bekymringer har blitt reist om forsendelser av brukte batterier til mindre godt regulerte anlegg i Mexico.) Det har betydd at resirkulering har spilt en viktig rolle for å sikre at USA har hatt en rikelig og pålitelig kilde til innenlandsk bly.

Ser vi fremover, er omfanget av resirkulering av litium-ion-batterier satt til å utvide seg raskt. Høye mengder brukte elbilbatterier i storformat lover å drive stordriftsfordelene som trengs for å lukke sløyfen på litium-ion-batterier. Studier indikerer at resirkulering har potensial til å redusere den kumulative etterspørselen etter litium, kobolt og nikkel som trengs for å elektrifisere transportsektoren med opptil 30 prosent mellom 2020 og 2050.

Oppskalering av gjenvinning av litium-ion-batterier vil også skape muligheter for å forbedre bærekraften til gjenvinningsoperasjoner. Eksisterende pyrometallurgiske prosesser for litiumionbatterier gjenvinner ofte naked en brøkdel av metallinnholdet i brukte batterier (vanligvis drevet av verdien av kobolt). Direkte resirkuleringsstrategier, for eksempel de som forskes på ved Argonne Nationwide Laboratory ReCell Middlehar potensial til å forbedre materialgjenvinningen betydelig og redusere energitilførselen og potensielle forurensninger fra gjenvinning av litiumionbatterier.

Selv om det er voksende privat sektor og statlige initiativer for å fremme resirkulering i USA, kan strømmen av brukte litium-ion-batterier, og ressursene de inneholder, lett bli omdirigert til utlandet. På lang sikt kan en strong amerikansk litium-ion-gjenvinningsindustri spille en viktig rolle i å sikre innenlandske kilder til avanserte batterimaterialer. Selv om dens betydning er lite verdsatt, er det naked rollen blyresirkuleringsindustrien har spilt for å støtte innenlandsk produksjon av blysyrebatterier siden midten av det tjuende århundre.

Dette innlegget er tilpasset fra James Morton Turners kommende bok, Charged: A Historical past of Batteries and Classes for a Clear Vitality Future (august 2022). Du kan lære mer om Ladet http://charged-the-book.com. Turner tvitrer på @_jay_turneh


 

Setter pris på CleanTechnicas originalitet og cleantech-nyhetsdekning? Vurder å bli CleanTechnica-medlem, supporter, tekniker eller ambassadør – eller beskytter på Patreon.


 

Har du et ideas til CleanTechnica, vil du annonsere eller foreslå en gjest til vår CleanTech Speak-podcast? Kontakt oss her.

Annonse




cleantechnica newsletter green tesla solar wind energy ev news

[ad_2]

admin

Leave a Reply

Your email address will not be published.