К вопросу утилизации литий-ионных аккумуляторов
Важную проблему поднимает газета «Гардиан» в своей статье, посвящённой практикам и перспективам утилизации литий-ионных аккумуляторов.
Оказывается, в Европе на сегодняшний день перерабатывается всего лишь 5% таких батарей. Это приводит к высоким рискам загрязнения окружающей среды. При повреждении аккумуляторов выделяются токсичные элементы и газы. Кроме того, материалы, из которых производятся аккумуляторы (такие, как литий и кобальт), находятся в природе в ограниченном количестве и не возобновляются. Их дополнительное производство (а не повторное использование) приводит к, соответственно, дополнительной нагрузке на экологию планеты, поскольку производственные процессы довольно грязные и энергоемкие.
В то же время следует отметить, что основная доля поступающих в отходы литий-ионных аккумуляторов сегодня приходится на потребительскую электронику, а не электромобили. Просто по той причине, что электромобилей пока мало и большинство из них новые.
А что происходит и будет происходить в будущем с отработанными батареями, использованными в электрических транспортных средствах?
На сегодняшний день по дорогам планеты бегает более 2 миллионов электромобилей (двухколесные транспортные средства мы здесь не рассматриваем). По расчётам Международного энергетического агентства (МЭА), если человечество пойдёт по пути выполнения решений Парижского соглашения по климату, к 2030 году на земле будет уже 140 млн электрических машин. Такой рост приведёт к тому, что до того же 2030 года электромобили «произведут» 11 млн тонн отходов в форме использованных литий-ионных батарей.
Специалисты уверены, что риски попадания отработанных аккумуляторов на полигоны бытовых отходов минимальны. Очевидно, потребители не станут извлекать старые аккумуляторные блоки электромобилей самостоятельно и выбрасывать их «на помойку». Производители автомобилей и аккумуляторов будут нести ответственность за их сбор и переработку.
Уже сегодня на многих основных рынках применяется соответствующее регулирование. Например, действуют правила ЕС, которые требуют от производителей батарей финансировать затраты на сбор, хранение и переработку всех собранных аккумуляторов. Другими словами, уже создаются или созданы соответствующие технологические цепочки, призванные обеспечить экологически эффективное обращение с отработанными литий-ионными батареями.
В бельгийском Антверпене действует пилотный завод компании Umicore в кооперации с Tesla и Toyota по переработке использованных аккумуляторов. Технология предполагает плавку батарей с выделением в процессе ценных металлов, таких как никель и кобальт.
В то же время здесь существует следующая технологическая проблема. Процесс переработки, применяемый Umicore, пока не позволяет выделять ценный литий, который остаётся в составе «побочного продукта». Для получения лития из этих остаточных сплавов требуется дальнейшее развитие технологий и соответствующие затраты.
По оценкам инвестиционного банка Morgan Stanley, технология извлечения лития из старых аккумуляторов, не будет работать ещё как минимум десять лет. С теоретической точки зрения, это возможно уже сейчас, а вот экономика процесса пока неудовлетворительна.
Проблему усугубляет и то, что удельная стоимость переработки литий-ионных аккумуляторов, которая сегодня приближается к 1 евро за кг, примерно в три раза выше, чем удельная стоимость получаемых на выходе материалов.
Другими словами, технологии переработки существуют, но пока не являются, так сказать, полноценными и экономически доступными.
По этой причине ищутся решения, позволяющие как можно дольше отсрочить «окончательную» переработку. Одним из них является повторное использование автомобильных аккумуляторов в системах хранения энергии.
Что же касается перспектив глубокой переработки, на рынок выходит много молодых технологических компаний, предлагающих те или иные варианты извлечения лития и других материалов. Например, компания Li-Cycle предлагает использовать химический процесс для выделения ценных металлов из старых аккумуляторов.
Также обсуждаются вопросы стандартизации состава аккумуляторов (таких стандартов пока нет), под который будут подобраны соответствующие стандартизированные процессы переработки.
Итак, на сегодняшний день проблема утилизации литий-ионных аккумуляторов окончательно не решена. В то же время, с одной стороны, технологии переработки существуют и развиваются, а, с другой стороны, объемы данных отходов пока малы. Думается, что в ближайшие годы более-менее универсальные и эффективные методы будут выработаны.
14 лучших компаний в переработке литий-ионных батарей и
В мире насчитывается всего около сотни предприятий [подробнее], занятых в области переработки аккумуляторов литий-ионного типа (батареи Li-Ion или «LIB»). И некоторые из них уже добились образцового результата.
Предлагаем взглянуть на 14 проектов, которые уже заняты в переработке и достигают результатов.
14 проектов по переработке литий-ионных аккумуляторов, за которыми стоит следить
Малые лаборатории, профильные и непрофильные организации, есть даже полномасштабные промышленные концерны — все они истинные исследователи отрасли, первопроходцы. Опыт в переработке LIB* ещё только накапливается. Но успешные примеры уже есть.
* К LIB относятся все электрохимические системы на литий-ионной основе от литий-кобальтовых до литий-титанатных или литий-железо-фосфатных (узнайте обо всех разновидностях).
Для понимания масштабов проектов из списка отметим, что в 2021-м году общемировая переработка составит около 300 000 метрических тонн аккумуляторного лома. В 2018-м все страны в целом разобрали на ценные металлы 100 000 тонн перезаряжаемых элементов на основе лития.
1. American Battery Technology
Официальный сайт: americanbatterytechnology.com
Что делает: компания сосредоточена на добыче, извлечении и переработке лития и других аккумуляторных материалов.
Сейчас проект особенно интересен благодаря новому заводу по переработке аккумуляторных металлов в Инклайн-Виллидж (штат Невада, США). Компания сейчас достигла предела своих мощностей и планирует увеличить их до 20 000 метрических тонн старых аккумуляторов в год.
2. Battery Resourcers
Официальный сайт: www.batteryresourcers.com
Что делает: занимается аккумуляторными исследованиями и разработками катодных материалов на базе Вустерского политехнического института в Вустере (штат Массачусетс, США).
С недавних пор представлен в качестве производственного стартапа для изготовления катодных порошков для литий-ионных аккумуляторов из переработанных материалов старых изношенных LIB-ячеек.
3. Brunp Recycling Technology Co.
Официальный сайт: www.catl.com
Что делает: предприятие является дочерней компанией известного китайского аккумуляторного магната Contemporary Amperex Technology Co., Limited (CATL).
Это крупнейший переработчик литий-ионных аккумуляторов в мире. Сообщается, что его новый завод в китайской провинции Хунань (КНР) способен переработать 100 000 метрических тонн лома литий-ионных аккумуляторов за год.
4. Ganfeng Lithium
Официальный сайт: www.ganfenglithium.com
Что делает: китайский производитель литий-ионных аккумуляторов.
Уже осваивает отрасль и параллельно строит масштабный завод по переработке аккумуляторов в Мексике, чтобы продавать минералы производителям и поставщикам электромобилей, включая Tesla и южнокорейскую LG Chem.
5. Green Li-ion
Официальный сайт: www.greenli-ion.com
Что делает: мощнейшее предприятие в Сингапуре по переработке LIB-ячеек.
Запускается в 2021-м году в качестве образцово-показательного бизнеса, ключевой особенностью которого станет на 99,9% экологически чистая утилизация LIB-катодов. Стоит внимания из-за производственной цепочки от поступления лома до его расщепления на ценные металлы и опасные отходы.
6. Li-Cycle
Официальный сайт: li-cycle.com
Что делает: канадская фирма строит суперсовременный завод по рекуперации ресурсов в Рочестере (штат Нью-Йорк, США).
Предприятие обещает стать крупнейшим по переработке литий-ионных батарей во всей Северной Америке. Это одна из самых гигантских инвестиций в отрасль (175 миллионов долларов).
7. Northvolt
Официальный сайт: northvolt.com
Что делает: шведский стартап от бывших менеджеров Tesla, основанный в 2016-м году.
В отличие от других похожих проектов они мало говорят и много делают. Так, например, компания располагает действующим экспериментальным заводом по вторичному использованию старых аккумуляторов.
Используя пятилетний исследовательский опыт, стартап открывает в этом году вместе с алюминиевым магнатом Hydro [сайт] коммерческое предприятие в Норвегии. Его производительность оценивают в 8000 тонн старых LIB-ячеек.
8. Primobius
Официальный сайт: www.primobius.com
Что делает: совместное предприятие компаний Neometals [сайт] из Австралии и SMS Group [сайт] из Германии.
Это попытка реализовать запатентованный метод восстановления ценных металлов из старых аккумуляторов литий-ионного типа. Предприятие рассчитано на европейский рынок и представляет особый интерес в плане экономической и финансовой стратегий.
9. ReCell Center
Официальный сайт: recellcenter.org
Что делает: американский исследовательский центр, который работает за счёт трёхлетнего гранта США.
За 15 миллионов долларов организация создаёт метод прямой переработки катода. И не только. Инженеры компании работают над современными технологиями извлечения ценных материалов из старых литиевых ячеек тяговых батарей электромобилей.
10. Redwood Materials
Официальный сайт: www.redwoodmaterials.com
Что делает: коммерческий проект от бывшего технического руководителя Tesla Джей Би Штробеля (Jeffrey Brian «JB» Straubel).
Предприятие позиционирует себя как стартап в области поставок сырья для литий-ионных аккумуляторов. Основано в 2017-м году в Карсоне (штат Невада, США) для переработки электронных отходов (любых типов). Так, например, за четыре года успешной работы Amazon включил компанию Джей Би Штробеля в пятёрку первых получателей грантов из Фонда климатических обязательств (оценивается в 2 миллиарда долларов).
11. ReLIB
Официальный сайт: relib.org.uk
Что делает: организация занята в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах в Великобритании.
Предприятие сформировалось под крылом Института Фарадея в Бирмингеме (Англия). Лучшие учёные страны в области электрохимических и производственных технологий поставили задачу добиться повышения эффективности утилизации электромобилей в Соединённом Королевстве.
12. SMCC Recycling
Официальный сайт: www.smccrecycling.com
Что делает: совместное предприятие южнокорейской компании SungEel HiTech Co. (занята в переработке аккумуляторов) и Metallica Commodities Corp.
Это американский опыт создания экологически чистого завода по переработке литий-ионных аккумуляторов, как в Сингапуре (Green Li-ion). Он будет размещаться в Эндикотте (штат Нью-Йорк, США) и сможет переработать 5000 тонн старых элементов питания в год.
13. Tesla
Официальный сайт: www.tesla.com
Что делает: американский производитель электромобилей на базе литий-ионных аккумуляторов собственной разработки.
Мы знаем, что многие из вас не питают иллюзий к Tesla и критически относятся к деятельности её руководителя, однако намерения компании по переработке собственных аккумуляторов вполне реальные. Уже первые линии добычи ценных материалов из старых ячеек Tesla 21700/2170 организованы в Шанхае (КНР) на мощностях первых эксплуатационных участков всё ещё строящегося «Gigafactory Китай».
14. Umicore
Официальный сайт: www.umicore.com
Что делает: ведущий переработчик материалов с многотысячной армией сотрудников по всему миру.
С 2017-го года компания работает над переработкой всех компонентов электротранспорта, включая литий-ионные тяговые батареи. Основное предприятие расположено в Бельгии (в городе Хобокен). В настоящий момент завод перерабатывает 7000 тонн LIB-ячеек, что по меркам Европы считается масштабным проектом.
***
Самых больших успехов среди всех стран в переработке литий-ионных аккумуляторов достиг Китай. Узнайте почему другие страны не дотягивают.
Ещё про утилизацию
Пишите вопросы в комментарии. Мы ждём ваши сообщения и ВКонтакте @NeovoltRu.
Подпишитесь на нашу группу, чтобы узнавать новости из мира автономности гаджетов, об их улучшении и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.
Развитие электротранспорта обострило вопрос переработки аккумуляторов — Российская газета
Повышение доли возобновляемой энергетики, экспансия электрокаров, электробусов, электросамокатов, сигвеев, моноколес и прочей техники в наш быт обостряют проблему переработки вышедших из строя аккумуляторных батарей.
По сведениям международного сервиса GetTransfer.com, в последние два года продажи только мелкого электротранспорта выросли в 15 раз. А немецкая компания BMW до 2030 года планирует выпустить 7 миллионов электромобилей. Подобные темпы производства аккумуляторных блоков и у других производителей автоматически означают необходимость создания соответствующей инфраструктуры их утилизации и переработки. «Сегодня крупные компании придерживаются тренда на снижение углеродного следа, мир переходит к экономике замкнутого цикла. С появлением новых технологий требуется сразу выстраивать систему переработки, направленную на использование вторичных материалов в промышленном производстве и отказ от захоронения отходов. Это относится и к переработке химических источников тока. Сегодня в России существуют отдельные производства по утилизации батареек, а также свинцово-кислотных аккумуляторов, но нет достаточной инфраструктуры по переработке других химических источников тока. Например, у нас в стране отмечается рост использования литий-ионных аккумуляторов. На 2020 год в России зарегистрировано более 6000 электромобилей. В сравнении с обычными автомобилями эта цифра небольшая, но она растет с каждым годом. В рамках реализации федерального проекта «Инфраструктура для обращения с отходами I-II классов» в составе нацпроекта «Экология» планируется создать предприятие по переработке литий-ионных, никельсодержащих и других источников тока», — отмечает директор по развитию компании «Русатом Гринвэй» Екатерина Демичева.
Согласно принципу осознанного потребления 3R (reduce, reuse, recycle: сократить потребление, использовать повторно, перерабатывать) в России также весьма неплохие перспективы по второму «киту» — reuse. Этот аспект обращения отходов предполагает использование частично или полностью деталей и компонентов, проще говоря, ремонт и донорство. Как отмечает генеральный директор ГК «Мегаполисресурс» Владимир Мацюк, проблемой тут является относительная новизна технологии и дефицит компетенций. Локомотивом же развития reuse выступает низкая стоимость рабочего времени и падение паритета покупательной способности национальной валюты, при котором проще сделать ремонт, чем купить новую технику.
Эти же причины на российском рынке ведут к структурному перекосу подержанных электромобилей и гибридов относительно новых. «Несмотря на очевидное отставание нашего рынка продаж электромобилей для индустрии утилизации, нет запаса времени, связанного с их жизненным циклом. Ввоз б/у автомобилей делает для нас задачу такой же актуальной, как и на рынке Японии, США, ЕЭС. Она, безусловно, менее масштабна, но структурно даже более важная. Reuse тут обречен на успех, литий-ионная батарея представляет из себя сборку блоков, набранных из отдельных элементов. А гаражная форма ремонтов и общая деградация отдельных элементов, скорее всего, приведет к большему количеству отказов при эксплуатации», — считает эксперт.
По его словам, в российских условиях основная проблема заключается все в том же повышении грамотности технических специалистов, развитии инфраструктуры накопления и сбора. «Проблемы мощности переработки на сегодня мы не отмечаем, скорее, отстает предложение сырья для рециклинга. Возникающие трудности скорее связаны с высокой динамикой отрасли, изменением химического состава аккумуляторов даже в пределах одной модели автомобилей разных лет выпуска. Это создает сложности в технологическом процессе на стадии сортировки. Сейчас мы активно развиваем инфраструктуру для накопления и транспортировки аккумуляторов, в первую очередь сотрудничая с автопроизводителями, официально представившими на российский рынок электроавтомобили, одновременно адаптируя регламенты ЕЭС в этой области под российское законодательство», — резюмирует он.
В последние два года в мире продажи только мелкого электротранспорта выросли в 15 раз
Наряду со сбором и переработкой аккумуляторных блоков для транспортных средств хорошие перспективы развития в нашей стране имеет сбор бытовых батареек. Сегодня в наших квартирах можно насчитать около 15 приборов, для работы которых используются зарядный аккумулятор или батарейки. Примечательно, что некоторые инициативы затронули не только организацию пунктов сбора батареек в магазинах и школах, но и на предприятиях. Так, например, на Южной и Восточной проходных компании «Азот» появились контейнеры для сбора отработанных элементов питания. Экологическая акция действует на кемеровском предприятии постоянно: первый контейнер для сбора батареек был установлен 4 года назад. По мере наполнения контейнера служба по промышленной и экологической безопасности передает батарейки на дальнейшую переработку.
«Помимо создания необходимой перерабатывающей инфраструктуры необходимо решить ряд других задач. Во-первых, нужно создать эффективную систему сбора химических источников тока у населения: люди должны знать, куда сдавать батарейки, аккумуляторы. Во-вторых, совершенствование нормативно-правовой базы. Например, сегодня аккумуляторы при потере потребительских свойств не передаются на переработку, а классифицируются как товары или лом черных и цветных металлов и, как правило, отправляются на свалки. Это неэффективно для экономики и небезопасно для окружающей среды. Кроме того, для стимулирования переработки аккумуляторов важно развитие механизмов расширенной ответственности производителя и взаимодействие всех добросовестных участников рынка — от производителей до переработчиков», — резюмирует Екатерина Демичева.
Предложен дешевый и безопасный способ переработки литиевых батарей для электротранспорта
Ученые НИТУ «МИСиС» представили технологию переработки литиевых батарей для электротранспорта: электробусов, электросамокатов, электрокаров и др. Она представляет собой полный инжиниринговый цикл: от безопасного вскрытия и определения количества техногенного сырья, подлежащего извлечению и рециклингу, до внедрения линий переработки. Переработка литиевых батарей позволит снизить их себестоимость примерно на 30-40% и решить проблему безопасного и экологичного хранения. Технология может быть использована в рамках программы развития электротранспорта в Москве.
Сегодня Москва является лидером среди европейских столиц по количеству единиц общественного электротранспорта: на дорогах столицы сейчас работают более 600 электробусов, для жителей доступен прокат электросамокатов, сеть которых в 2020 году насчитывала около 300 штук. В Москве зарегистрировано более 10% электромобилей России.
Преимущества использования электромобиля многочисленны и известны: снижение уровня CO2 в атмосфере, уменьшение шумового загрязнения в городах, экономия топлива и более эффективный расход энергоресурсов. В то же время их аккумуляторные батареи содержат токсичные химические вещества, которые нельзя просто выбросить на мусорный полигон.
Большинство электромобилей работает на литий-ионных батареях, их создание — это сложный технологический процесс, который включает добычу редкоземельных металлов и их транспортировку на большие расстояния, что само по себе наносит вред окружающей среде. Часть из них добывается в странах, находящихся под санкциями или со сложной политической ситуацией и условиями труда. При этом утилизация аккумуляторов после срока выработки ресурса является достаточно сложным и взрывоопасным процессом.
Название изображения
«Существует более 56 электрохимических систем, выпускаемых промышленностью, и для каждой из них сегодня необходим свой метод вскрытия и извлечения полезных компонентов, который должен быть не только эффективным, но и безопасным»,
В сложившейся на рынке ситуации повторное использование аккумуляторов или их утилизация становятся все более актуальными вопросами, ведь согласно расчетам Bloomberg NEF, ожидается, что мировой запас батарей электромобилей будет превышать 3,4 миллиона единиц уже к 2025 году.
Специалисты НИТУ «МИСиС» разработали универсальный метод вскрытия батарей, ресурс которых был полностью выработан, при помощи криогенно-вакуумной установки, которая является их know-how и защищена патентом.
«Представленная технология позволяет без риска взрыва безопасно извлекать литий и диоксид марганца из аккумуляторных батарей, в том числе из особо взрывоопасных электрохимических систем, к числу которых относятся литий-тионилхлоридные, литий-фторуглеродные и даже в перспективе литий-азотнокислые химические источники тока, — добавил Вадим Тарасов. — Технология представляет собой многоступенчатую цепочку, которая включает в себя извлечение элементов аккумулятора, получение в ходе выщелачивания нержавеющей стали, никеля и титана и ряда отдельных химических операций по выделению лития из раствора».
В результате применения технологии на выходе получаются следующие вещества: отработанный электролит, который идет на утилизацию, и ценные металлы: сталь, никель, титан и литий.
Метод позволяет встроиться в существующие технологические цепочки на предприятиях и не требует значительных вложений на переоборудование. По оценкам разработчиков, технологию возможно внедрить на предприятиях Московского региона уже в 2021-2022 годах.
Информация и фото предоставлены пресс-службой НИТУ «МИСиС»
Утилизация литий-ионных аккумуляторов в Москве | Прием на переработку Li-ion АКБ дорого
Аккумуляторы на основе лития – источники питания для смартфонов, планшетов, строительной техники и прочих портативных приборов. После отработки они превращаются в отходы 2 класса опасности, которым необходима переработка. Утилизацией литий-ионных аккумуляторов в Москве занимается компания К-2.
Преимущества компании К-2
Мы организовываем скупку аккумуляторов для дальнейшей переработки. Литиевая батарея от неработающего смартфона – взрывоопасное изделие. Это же касается источников питания, установленных в телефон, ноутбук, электроинструмент и прочую технику. Утилизация или переработка Li-ion аккумуляторов – это ваша безопасность и возможность сократить нерациональное потребление ресурсов.
К прочим достоинствам утилизации литиевого лома стоит отнести:
- Круглосуточный приём.
- Возможность самовывоза. Выезжаем в Москву и область, деньги выплачиваем сразу после скупки.
- Забираем устройства в любом состоянии.
Перед тем, как утилизировать литиевые батареи, из них выделяются ценные вещества, подлежащие вторичному использованию.
Цены на утилизацию Li-ion батарей
Сколько будет стоить литиевый лом в первую очередь зависит от его количества. Цена на аккумуляторы начисляется за каждый килограмм. Средняя стоимость – 40 руб/кг. На более выгодных условиях проводится скупка Li-ионных источников питания оптовыми партиями. Для расчёта применяется повышенная тарифная сетка.
| Наименование лома | Характеристики | Розница руб/кг | Оптом руб/кг |
| Автомобильные аккумуляторы | Кислотные АКБ, используются в авто- или мототранспорте как вспомогательный источник энергии | 60 | 80 |
| Гелевые аккумуляторы | Содержат особые химические вещества, придающие электролиту желеобразное состояние | 60 | 80 |
| Тяговые аккумуляторы | Свинцово-кислотные АКБ, применяются в электротранспорте – складское оборудование, погрузчики, штабелеры, тележки | 62 | 80 |
| Аккумуляторы от ИБП | АКБ от UPS (источника бесперебойного питания) | 60 | 80 |
| Свинцовые аккумуляторы | АКБ, содержащие жидкий либо электролит по технологии АГМ | 60 | 80 |
| Эбонитовые аккумуляторы | Используются в военной и устаревшей технике, АКБ свинцово-кислотного типа | 50 | 70 |
| Сухие аккумуляторы | АКБ с отформованными и заряженными пластинами, без электролита | 62 | 82 |
Обращаем ваше внимание на то, что цены на сайте не являются публичной офертой.
Какие виды литий-ионных батарей принимаем
Компания К-2 предлагает сдавать литиевые батареи от портативной техники и электроники:
- Смартфонов (в каком состоянии был телефон до сдачи не важно).
- Планшетов.
- Ноутбуков.
- Строительного электрооборудования и инструментов.
- Автомобилей с электродвигателем и т.д.
Стоимость на литий-ионный источник может снизиться при сильных повреждениях и загрязнениях. На переработку также принимаются батарейки.
Ученые нашли дешевый способ переработки литий-ионных аккумуляторов с помощью апельсиновой корки
Новости
3 сентября 2020, 12:57
Ученые нашли дешевый способ переработки литий-ионных аккумуляторов с помощью апельсиновой корки
Группа химиков из Франции и Сингапура разработала сравнительно дешевую технологию переработки литий-ионных аккумуляторов с помощью лимонной кислоты и восстановителя из экстракта апельсиновой кожуры.
Об этом говорится в материале опубликованном в журнале Environmental Science & Technology.
Предложенный исследователями метод предусматривает использование лимонной кислоты, а в качестве восстановителя ученые использовали экстракт апельсиновой кожуры, восстановительные свойства которые хорошо известны, но не до конца изучены. В ходе испытаний на батареях химики переделывали старые литий-ионные аккумуляторы с напряжением единичного элемента от 3,1 до 3,4 вольта, предварительно полностью их разрядив.
В результате исследователи смогли извлечь из аккумуляторов 98,9% кобальта, 72,5% лития, 98,2% никеля и 99,8% марганца. Таким образом, за исключением лития все показатели оказались выше по сравнению с использованием в качестве восстановителя перекиси водорода.
Полученный в результате переработки оксид кобальта химики смешали с карбонатом лития и прокалили при температуре 850 градусов Цельсия, чтобы получить смешанный оксид лития кобальта, из которого после этого удалось изготовить катоды для новых литий-ионных аккумуляторов. Все побочные продукты процесса оказались нетоксичными.
«Дешевого, экологического и безопасного способа выделения металлов с литий-ионных аккумуляторов пока нет, — отмечают разработчики. — На данный момент металлы можно было восстанавливать тремя способами: «пирометаллургическим»: длительным нагревом до температуры 500 градусов Цельсия и выше, которое требует больших затрат энергии, второй — с использованием сильных неорганических кислот в сочетании с восстановителем, в качестве которого используется перекись водорода: этот процесс протекает при более низкой температуре, но в результате образуется много вредных побочных продуктов, включая оксиды серы и азота, а также газообразный хлор, третий — с помощью слабых неорганических кислот: способ отличается низкой эффективностью для промышленного применения ».
О сроках и перспективах промышленного внедрения новой методики переработки батарей не сообщается.
Сейчас в Евросоюзе перерабатывается лишь 5% старых литий-ионных батарей, хотя из них можно получать ценные металлы: литий, кобальт, марганец и никель.
Напомним, что во всем мире отмечается рост интереса к сетевым системам хранения электроэнергии и к электромобилям. Следовательно, литий-ионные батареи, как ключевой элемент таких продуктов, должны производиться такими же темпами. По сравнению с уровнем производства в 2019 году глобальные производственные мощности вырастут к 2030 году в четыре раза до 1,3 тераватт-часов. Об этом свидетельствует анализ британского исследователя рынка Вуда Маккензи, для которого эксперты оценили планы производственных мощностей 50 производителей на ближайшее десятилетие. Они ожидают, что к 2030 году во всем мире будет работать около 119 производственных объектов.
Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber
Электромобили и аккумуляторы. Как обеспечить первых вторыми в достаточной мере?
Сокращение использования дефицитных металлов, и их переработка — будет ключом к переходу всего мира на электромобили.
Эра электромобилей приближается. Ранее в этом году американский автомобильный гигант General Motors объявил, что он намерен прекратить продажу бензиновых и дизельных моделей к 2035 году. Audi планирует прекратить производство таких автомобилей к 2033 году. Многие другие автомобильные транснациональные корпорации озвучили аналогичные планы по электромобилизации.
Внезапно, усилия крупных автопроизводителей по электрификации своих моделей автомобилей начали напоминать гонку на опережение. Электрификация набирает обороты до такой степени, о которой несколько лет назад не могли и мечтать даже ее самые ярые сторонники. Во многих странах постановление правительства ускоряют подобные изменения. Но даже без новой политики или правил половина мировых продаж легковых автомобилей в 2035 году будет приходиться на электромобили, согласно данным консалтинговой компании BloombergNEF (BNEF) в Лондоне. Это масштабное промышленное преобразование знаменует собой «переход от топливоемкой к материалоемкой энергетической системе», как заявило 1 мая Международное энергетическое агентство (МЭА). В ближайшие десятилетия сотни миллионов транспортных средств выйдут на дороги с массивными батареями внутри. И каждая из этих батарей будет содержать десятки килограммов материалов, которые еще предстоит добыть.
Переход на электричество: график, показывающий прогнозируемый рост продаж электромобилей на аккумуляторных батареях до 2040 года.
Предвидя мир, в котором будут преобладать электромобили, материаловеды работают над двумя большими проблемами.
Один из них — как сократить количество металлов в батареях, которые являются дефицитными, дорогими или проблематичными, поскольку их добыча сопряжена с серьезными экологическими и социальными издержками. Другой — улучшить переработку аккумуляторов, чтобы ценные металлы в отработанных автомобильных аккумуляторах можно было эффективно повторно использовать. «Переработка будет играть ключевую роль в этом процессе», — говорит Кваси Ампофо, горный инженер, ведущий аналитик BNEF по металлургии и горнодобывающей промышленности. Производители аккумуляторов и автомобилей уже тратят миллиарды долларов на снижение затрат на производство и переработку аккумуляторов для электромобилей (EV) — отчасти благодаря государственным стимулам и ожиданиям предстоящих нормативных актов. Национальные спонсоры исследований также основали центры по изучению более эффективных способов производства и переработки батарей. Поскольку добывать металлы по-прежнему дешевле, чем их перерабатывать, то в большинстве случаев, ключевая цель состоит в разработке процессов извлечения ценных металлов с достаточно низкой стоимостью, чтобы конкурировать с только что добытыми металлами. «Больше всего говорят о деньгах», — говорит Джеффри Спангенбергер, инженер-химик из Аргоннской национальной лаборатории в Лемонте, штат Иллинойс, который руководит финансируемой США инициативой по переработке литий-ионных аккумуляторов под названием ReCell.
Литиевое будущее
Первой задачей исследователей является сокращение количества металлов, которые необходимо добывать для аккумуляторов электромобилей. Количество зависит от типа аккумулятора и модели автомобиля, но одна автомобильная литий-ионная аккумуляторная батарея (типа, известного как NMC532) может содержать около 8 кг лития, 35 кг никеля, 20 кг марганца и 14 кг кобальта, согласно данным Аргоннской национальной лаборатории. Аналитики не ожидают в ближайшее время отказа от литий-ионных аккумуляторов: их стоимость упала настолько резко, что они, вероятно, станут доминирующей технологией в обозримом будущем. Сейчас они в 30 раз дешевле, чем тогда, когда они впервые вышли на рынок в качестве небольших портативных батарей в начале 1990-х годов, даже несмотря на то, что их производительность улучшилась. BNEF прогнозирует, что стоимость литий-ионных аккумуляторных батарей для электромобилей к 2023 году упадет ниже 100 долларов США за киловатт-час, что примерно на 20% ниже, чем сегодня (см. «Снижение стоимости аккумуляторов»). В результате электромобили, которые по-прежнему дороже обычных, должны достичь паритета цен к середине 2020-х годов. (По некоторым оценкам, электромобили уже дешевле, чем автомобили с бензиновым двигателем, в течение всего срока их службы, благодаря меньшей стоимости питания и обслуживания.) Резкое падение стоимости батарей: график, демонстрирующий резкое падение стоимости литий-ионных батарей с 1991 года.
Источник: M. S. Ziegler & J. E. Trancik Energy Environ. Sci. https://doi.org/grhx (2021 г.).
Для производства электричества литий-ионные батареи перемещают ионы лития из одного слоя, называемого анодом, в другой называемый катодом. Они разделены еще одним слоем — электролитом. Катоды — это главный ограничивающий фактор в характеристиках аккумуляторов, и именно в них находятся самые ценные металлы. Катод типичного литий-ионного аккумуляторного элемента представляет собой тонкий гелеобразный слой, содержащий кристаллы микромасштаба, которые часто похожи по структуре на минералы, которые естественным образом встречаются в земной коре или мантии, такие как оливины или шпинели. Кристаллы соединяют отрицательно заряженный кислород с положительно заряженным литием и различными другими металлами — в большинстве электромобилей это смесь никеля, марганца и кобальта. Перезарядка батареи вырывает ионы лития из этих кристаллов оксида и притягивает ионы к аноду на основе графита, где они хранятся, зажатые между слоями атомов углерода.
Сам по себе литий не является дефицитом. В июньском отчете BNEF2 подсчитано, что текущие запасы этого металла — 21 миллион тонн, по данным Геологической службы США — достаточны для перехода на электромобили до середины века. И запасы — это податливая концепция, потому что они представляют собой количество ресурса, который может быть экономически выгодно извлечен при текущих ценах и с учетом текущих технологий и нормативных требований. Для большинства материалов, если спрос возрастет, в конечном итоге тоже появятся запасы. По словам Ампофо, по мере электрификации автомобилей проблема заключается в увеличении производства лития для удовлетворения спроса. «В период с 2020 по 2030 год он вырастет примерно в семь раз». По его словам, это может привести к временному дефициту и резким колебаниям цен. Но икота на рынке не изменит картину в долгосрочной перспективе. «По мере наращивания производственных мощностей этот дефицит, вероятно, исчезнет сам», — говорит Хареш Камат, специалист по хранению энергии в Исследовательском институте электроэнергетики в Пало-Альто, Калифорния.
Увеличение добычи лития несет в себе собственные проблемы для окружающей среды: существующие формы добычи требуют большого количества энергии (для лития, извлекаемого из породы) или воды (для извлечения из рассолов). Но более современные методы извлечения лития из геотермальной воды с использованием геотермальной энергии для управления процессом считаются более безопасными. И, несмотря на этот ущерб окружающей среде, добыча лития поможет заменить разрушительную добычу ископаемого топлива. Исследователей больше беспокоит кобальт, который является наиболее ценным ингредиентом современных аккумуляторов электромобилей. Две трети мировых запасов добываются в Демократической Республике Конго. Активисты-правозащитники выразили обеспокоенность по поводу условий там, в частности по поводу детского труда и вреда для здоровья рабочих; как и другие тяжелые металлы, кобальт токсичен при неправильном обращении. Можно использовать альтернативные источники, такие как богатые металлами «конкреции», обнаруженные на морском дне, но они представляют свою собственную опасность для окружающей среды. Никель, еще один важный компонент аккумуляторов электромобилей, также может столкнуться с дефицитом.
Управление металлами
Чтобы решить проблемы с сырьем, ряд лабораторий экспериментировали с катодами с низким содержанием кобальта или без кобальта. Но материалы катода должны быть тщательно спроектированы так, чтобы их кристаллическая структура не разрушалась, даже если более половины ионов лития удаляется во время зарядки. А полный отказ от кобальта часто снижает удельную энергию батареи, говорит ученый-материаловед Арумугам Мантирам из Техасского университета в Остине, потому что он изменяет кристаллическую структуру катода и то, насколько прочно он может связывать литий.
Мантирам входит в число исследователей, которые решили эту проблему — по крайней мере, в лаборатории, — продемонстрировав, что кобальт можно удалить с катодов без ущерба для рабочих характеристик. «Материал, не содержащий кобальта, о котором мы сообщаем, имеет ту же кристаллическую структуру, что и оксид лития-кобальта, и, следовательно, такую же плотность энергии» или даже лучше, — говорит Мантирам. Его команда добилась этого, отрегулировав способ производства катодов и добавив небольшие количества других металлов, сохранив при этом кристаллическую структуру оксида кобальта катода. Мантирам говорит, что внедрение этого процесса на существующих заводах должно быть несложным, и основал новую фирму под названием TexPower, чтобы попытаться вывести ее на рынок в течение следующих двух лет. Другие лаборатории по всему миру работают над безкобальтовыми батареями: в частности, новаторский производитель электромобилей Tesla, базирующийся в Пало-Альто, Калифорния, заявил, что планирует исключить металл из своих аккумуляторов в ближайшие несколько лет. Сунь Ян-Кук из Университета Ханян в Сеуле, Южная Корея, — еще один ученый-материаловед, добившийся аналогичных показателей в работе с бескобальтовыми катодами. Sun говорит, что при создании новых катодов могут остаться некоторые технические проблемы, потому что процесс основан на переработке богатых никелем руд, для чего может потребоваться дорогая атмосфера чистого кислорода. Но многие исследователи теперь считают проблему кобальта практически решенной. Мантирам и Сан «показали, что можно делать действительно хорошие материалы без кобальта, и [они] работают очень хорошо», — говорит Джефф Дан, химик из Университета Далхаузи в Галифаксе, Канада.
Никель, хотя и не такой дорогой, как кобальт, тоже не дешев. Исследователи тоже хотят его удалить. «Мы решили проблему нехватки кобальта, но из-за того, что мы так быстро масштабируемся, мы идем прямо к проблеме никеля», — говорит Гербранд Седер, ученый-материаловед из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в Беркли, Калифорния. Но удаление как кобальта, так и никеля потребует перехода на совершенно другие кристаллические структуры катодных материалов. Один из подходов — использовать материалы, называемые неупорядоченными каменными солями. Они получили свое название из-за своей кубической кристаллической структуры, которая похожа на структуру хлорида натрия, где кислород играет роль хлора, а смесь тяжелых металлов заменяет натрий. За последнее десятилетие команда Седера и другие группы показали, что определенные богатые литием каменные соли позволяют литию легко входить и выходить, что является важным свойством для обеспечения возможности повторной зарядки. Но, в отличие от обычных катодных материалов, неупорядоченные каменные соли не требуют, чтобы кобальт или никель оставались стабильными во время этого процесса. В частности, они могут быть сделаны из марганца, который дешев и в большом количестве, говорит Седер.
Утилизируйте лучше
Если батареи будут производиться без кобальта, исследователи столкнутся с непредвиденными последствиями. Металл является основным фактором, который делает переработку аккумуляторов экономичной, поскольку добыча других материалов, особенно лития, в настоящее время обходится дешевле, чем переработка. На типичном заводе по переработке аккумуляторы сначала измельчаются, в результате чего элементы превращаются в порошкообразную смесь всех используемых материалов. Затем эта смесь распадается на элементарные составляющие либо путем сжижения в плавильне (пирометаллургия), либо путем растворения в кислоте (гидрометаллургия). Наконец, металлы осаждаются из раствора в виде солей.
Усилия исследований были сосредоточены на улучшении процесса, чтобы сделать переработанный литий экономически привлекательным. Подавляющее большинство литий-ионных аккумуляторов производится в Китае, Японии и Южной Корее; соответственно, возможности рециркуляции там растут быстрее всего. Например, расположенная в Фошане компания Guangdong Brunp — дочерняя компания CATL, крупнейшего в Китае производителя литий-ионных элементов — может перерабатывать 120 000 тонн батарей в год, по словам представителя компании. Это эквивалент того, что будет использоваться в более чем 200 000 автомобилей, и компания способна восстановить большую часть лития, кобальта и никеля. Политика правительства способствует этому: в Китае уже есть финансовые и нормативные стимулы для компаний, производящих аккумуляторные батареи, которые получают материалы у компаний по переработке, а не импортируют только что добытые, — говорит Ханс Эрик Мелин, управляющий директор консалтинговой компании Circular Energy Storage в Лондоне. Европейская комиссия предложила строгие требования по переработке аккумуляторов, которые могут быть введены поэтапно с 2023 года, хотя перспективы этого блока по развитию отечественной индустрии переработки неясны. Администрация президента США Джо Байдена, тем временем, хочет потратить миллиарды долларов на развитие отечественной индустрии производства аккумуляторов для электромобилей и поддержку утилизации, но еще не предложила правила, выходящие за рамки существующего законодательства, классифицирующие аккумуляторы как опасные отходы, которые необходимо безопасно утилизировать. . Некоторые начинающие компании в Северной Америке заявляют, что они уже могут извлекать большую часть металлов из аккумуляторных батарей, включая литий, и по затратам, которые конкурентоспособны с затратами на их добычу, хотя аналитики говорят, что на данном этапе общая экономическая выгода только потому, что в батареях есть кобальт.
Более радикальный подход состоит в том, чтобы повторно использовать катодные кристаллы, а не разрушать их структуру, как это делают гидро- и пирометаллургия. ReCell, совместное предприятие стоимостью 15 миллионов долларов, которым управляет Спангенбергер, включает три национальных лаборатории, три университета и множество игроков отрасли. Он разрабатывает методы, которые позволят переработчикам извлекать катодные кристаллы и перепродавать их. Одним из важнейших шагов после того, как батареи были измельчены, является отделение катодных материалов от остальных с помощью тепла, химикатов или других методов. «Причина, по которой мы с таким энтузиазмом относимся к сохранению кристаллической структуры, заключается в том, что для ее создания потребовалось много энергии и технологий для их создания. В этом заключается большая ценность », — говорит Линда Гейнс, физико-химик из Аргонна и главный аналитик ReCell. По словам Гейнса, эти методы обработки работают с различными кристаллическими структурами и составами. Но если центр переработки получает поток отходов, который включает в себя разные типы батарей, различные типы катодного материала и в конечном итоге они попадут в котел для переработки, то это может усложнить попытки выделить различные типы катодных кристаллов. Хотя процессы, разработанные ReCell, позволяют легко отделить никель, марганец и кобальт от других типов ячеек, таких как, например, те, которые используют фосфат лития-железа, им будет трудно разделить два типа, в которых оба содержат кобальт и никель, но в разной пропорции. По этой и другим причинам, для аккумуляторов будет крайне важно иметь какой-то стандартизированный штрих-код, который сообщает переработчикам, что находится внутри, говорит Спангенбергер.
Еще одно потенциальное препятствие заключается в том, что химический состав катодов постоянно менялся с развитием технологий. Катоды, которые производители будут использовать через 10–15 лет и те что будут в конце жизненного цикла современных автомобилей — вполне могут иметь существенные отличия. В этом случае самый эффективный способ для производителя получить нужные материалы — это собрать свои собственные батареи в конце жизненного цикла. И батареи должны разрабатываться с нуля так, чтобы их было легче разбирать, добавляет Гейнс. Специалист по материалам Эндрю Эбботт из Университета Лестера, Великобритания, утверждает, что переработка будет намного более прибыльной, если она пропустит стадию измельчения, и напрямую начнет разбирает аккумуляторы на составляющие элементы. Он и его сотрудники разработали метод разделения катодных материалов с помощью ультразвука. Это лучше всего работает в аккумуляторных элементах, которые упакованы плоско, а не свернуты (как обычные «цилиндрические» элементы), и, добавляет Эбботт, может сделать переработанные материалы намного дешевле, чем первичные металлы. Он участвует в правительственной программе Великобритании по исследованию устойчивости батарей под названием ReLiB стоимостью 14 миллионов фунтов стерлингов (19 миллионов долларов США).
Но какие бы процессы переработки не стали в итоге стандартными, по настоящему поможет только масштабирование. По словам Мелина, хотя в сообщениях СМИ надвигающийся поток отработанных аккумуляторов описывается как надвигающийся кризис, аналитики видят в этом большие возможности. Как только у миллионов больших батарей закончится срок службы, появится эффект масштаба, который сделает переработку более эффективной, а экономическое обоснование этого — более привлекательным.
Аналитики говорят, что пример свинцово-кислотных аккумуляторов — тех, с которых заводятся бензиновые автомобили — дает повод для оптимизма. Поскольку свинец токсичен, эти батареи классифицируются как опасные отходы и подлежат безопасной утилизации. Но вместо этого была создана эффективная промышленность, в которой их перерабатывают, даже несмотря на то, что свинец дешев. «Более 98% свинцово-кислотных аккумуляторов восстанавливаются и перерабатываются», — говорит Камат. «Ценность свинцово-кислотного аккумулятора даже ниже, чем у литий-ионного аккумулятора. Но из-за объема в любом случае есть смысл утилизировать », — говорит Мелин. Может пройти некоторое время, пока рынок литий-ионных аккумуляторов достигнет своего полного размера, отчасти потому, что эти аккумуляторы стали исключительно долговечными: нынешние автомобильные аккумуляторы могут прослужить до 20 лет, говорит Камат. В типичном электромобиле, продаваемом сегодня, аккумуляторная батарея переживет автомобиль, в который он был встроен, говорит Мелин. Это означает, что когда старые электромобили отправляются на металлолом, аккумуляторы часто не выбрасывают и не перерабатывают. Вместо этого их вынимают и повторно используют для менее требовательных задач, таких как стационарные накопители энергии или приводы лодок. После десяти лет использования автомобильный аккумулятор, такой как Nissan Leaf, который первоначально имел 50 киловатт-часов, потеряет максимум 20% своей емкости. Другой майский отчет МЭА, организации, известной своими исторически осторожными прогнозами, включал дорожную карту по достижению к середине века нулевых выбросов в мире, которая включает в себя переход на электрический транспорт в качестве краеугольного камня. Уверенность в том, что это достижимо, отражает растущий консенсус среди политиков, исследователей и производителей в отношении того, что проблемы электрификации автомобилей теперь полностью решаемы — и что если мы хотим иметь хоть какую-то надежду удержать изменение климата на управляемом уровне, нельзя терять время. . Но некоторые исследователи жалуются, что электромобили, по-видимому, соответствуют невыполнимому стандарту с точки зрения воздействия их батарей на окружающую среду. «Было бы неудачно и контрпродуктивно отказываться от хорошего решения, настаивая на идеальном решении», — говорит Камат. «Это, конечно, не означает, что мы не должны активно работать над вопросом утилизации батарей».
Aqua Metals и LINICO подписывают соглашение о сотрудничестве в области разработки технологии переработки чистых литий-ионных аккумуляторов
Подробная информация о соглашении Параметры НИОКР для Aqua Metals для преобразования черной массы литий-ионных аккумуляторов
LiNiCo в ценные металлы
RENO, Ne ., 4 ноября 2021 г. (GLOBE NEWSWIRE) — Aqua Metals, Inc. (NASDAQ: AQMS) («Aqua Metals» или «Компания»), ведущий новатор в области переработки металлов с ее технологией AquaRefining ™, подписал соглашение о сотрудничестве с LINICO Corporation («LiNiCo»), новатор в области чистых технологий и агрегатор, специализирующийся на переработке литий-ионных аккумуляторов с обратной связью для переработки черной массы литий-ионных аккумуляторов в высококачественные металлы.Это соглашение, которое устанавливает параметры для будущего сотрудничества в области исследований и разработок, усиливает расширение обеих компаний в области утилизации литий-ионных батарей и основывается на стремлении обеих компаний продвигать лучшие в своем классе технологии, предназначенные для утилизации затрат на литий-ионные батареи. эффективно и рационально.
Aqua Metals и LiNiCo планируют получать необходимое литий-ионное сырье из отходов производства аккумуляторов и отработанных элементов из различных источников, включая поставщиков аккумуляторных батарей для электромобилей, заинтересованных в участии в экологической сети, о которой две компании объявили ранее в этом году. .LiNiCo будет перерабатывать сырье в высококачественную черную массу, используя свой собственный процесс. Полученная черная масса будет использоваться в качестве исходного сырья для пилотных установок AquaRefining компании Aqua Metals для создания металлов высокой чистоты, таких как никель, кобальт и медь, а также других соединений.
AquaRefining, уже зарекомендовавший себя как коммерческий продукт для чистой переработки свинцово-кислотных аккумуляторов, представляет собой процесс на водной основе при комнатной температуре, который принципиально не загрязняет окружающую среду и использует процесс гальваники, при котором металл наносится на один атом за раз.Уникальный подход Aqua Metals к рекуперации металлов при переработке литий-ионных аккумуляторов предназначен для восстановления более высокого процентного содержания металлов в более качественной форме, с лучшей экономикой, меньшими выбросами и потоками отходов, чем в текущих приложениях по переработке, — и все это в безопасной среде. для рабочих.
Продолжение истории
«С переходом к устойчивой экономике экологически чистой энергии мы столкнулись с глобальной проблемой, связанной с необходимостью переработать примерно 15 миллионов тонн литий-ионных батарей с истекшим сроком службы к 2030 году.Поскольку 1,4 миллиарда автомобилей в мире со временем переходят на электромобили, крайне важно, чтобы мы использовали инновационные, чистые литий-ионные аккумуляторы, иначе мы рискуем подорвать наш экологический прогресс », — сказал Стив Коттон, президент и генеральный директор Aqua Metals. «Работая вместе, Aqua Metals и LiNiCo планируют предоставить экономичное и экологически ответственное решение для повторного использования в стране дефицитных и дорогих металлов, необходимых для литий-ионных аккумуляторов, вместо того, чтобы полагаться исключительно на добычу стратегических металлов за пределами страны. источники, которые могут привести к серьезным экологическим и социальным потерям.
«Мы рады сотрудничать с Aqua Metals в разработке ценных переработанных металлов, не только экономически, но и экологически безопасных», — сказал Майкл Фогель, президент, генеральный директор и основатель LiNiCo. «Используя мощность нашей запатентованной инновационной технологии переработки, которая уже способна принимать, дробить и производить черную массу высокой чистоты на нашем новом предприятии по переработке, в сочетании с проверенной технологией AquaRefining от Aqua Metals, мы считаем, что наше совместное партнерство позволит нам разрабатывать новые методы рентабельного и устойчивого восстановления высококачественных металлов способами, которые принесут пользу промышленности и планете.
В феврале 2021 года Компания и LiNiCo достигли соглашения об аренде с выкупом объекта AquaRefining Aqua Metals площадью 136 000 квадратных футов, для которого LiNiCo внесла первый залог в размере 1,25 миллиона долларов в октябре 2021 года. Aqua Metals также взяла на себя обязательства. инвестиции в размере 2 миллионов долларов, оплаченные акциями Aqua Metals, за 10% -ную долю в LiNiCo, в рамках своей стратегии по усилению роста за счет потенциального применения интеллектуальной собственности AquaRefining ™ для утилизации литий-ионных аккумуляторов при соблюдении коммерческих рекомендаций по утилизации литий-ионных аккумуляторов.Инвестиционная сделка компании была осуществлена в партнерстве с Comstock Mining Inc. (NYSE: LODE), которая получила права на контрольный пакет акций LINICO.
О компании Aqua Metals
Aqua Metals, Inc. (NASDAQ: AQMS) заново изобретает переработку металлов с помощью своей запатентованной гидрометаллургической технологии AquaRefining ™. Модульные Aqualyzers ™ чисто генерируют сверхчистый металл по одному атому за раз, замыкая цикл устойчивости для быстро растущей экономии энергии.Предложения компании включают поставку оборудования, услуги и лицензирование технологии AquaRefining переработчикам по всему миру. Компания Aqua Metals находится в Рино, штат Невада. Чтобы узнать больше, посетите www.aquametals.com .
О LiNiCo
LINICO Corporation — американский стартап в области экологически чистых технологий, ориентированный на создание экономически жизнеспособных и экологически устойчивых технологий переработки литий-ионных аккумуляторов. Цель LiNiCo — уменьшить глобальную зависимость от вредной горнодобывающей деятельности, используемой при производстве критически важного сырья, и замкнуть цикл экологически безопасных методов вывода из эксплуатации литий-ионных аккумуляторов.Дополнительная информация о LiNiCo доступна на сайте www.linicocorp.com .
Safe Harbor
Этот пресс-релиз содержит прогнозные заявления, касающиеся Aqua Metals, Inc. Заявления прогнозного характера включают, помимо прочего, наши планы, цели, ожидания и намерения, а также другие заявления, содержащие такие слова как «ожидает», «рассматривает», «предполагает», «планирует», «намеревается», «полагает», «оценивает», «потенциал» и варианты таких слов или подобных выражений, которые передают неопределенность будущих событий или результатов, или которые не имеют отношения к историческим вопросам.Заявления о перспективах в этом пресс-релизе включают наши ожидания в отношении нашего сотрудничества с LiNiCo, нашу способность развивать наши технологии AquaRefining для переработки литий-ионных аккумуляторов и ожидаемые выгоды от переработки литий-ионных аккумуляторов. Эти прогнозные заявления связаны с известными и неизвестными рисками, неопределенностями и другими факторами, которые могут привести к тому, что фактические результаты будут существенно отличаться. Среди этих факторов: (1) риск того, что мы не сможем получить ожидаемую пользу от нашего сотрудничества с LiNiCo; (2) риск того, что мы не сможем утилизировать литий-ионные батареи с использованием нашего процесса AquaRefining или, если мы это сделаем, получить ожидаемые выгоды от такой утилизации; (3) риск того, что лицензиаты могут отказаться или не спешить с внедрением нашего процесса AquaRefining в качестве альтернативы плавке, несмотря на очевидные преимущества AquaRefining; (4) риск того, что мы не сможем реализовать ожидаемые экономические выгоды от любых лицензий, которые мы можем заключить; (5) риск того, что мы не сможем получить доступ к дополнительному капиталу по мере необходимости и (6) другие риски, раскрытые в разделе «Факторы риска», включенном в наш годовой отчет по форме 10-K, поданной 25 февраля 2021 г. , и последующие документы SEC.Aqua Metals предостерегает читателей от чрезмерного доверия к каким-либо прогнозным заявлениям. Компания не берет на себя и специально отказывается от каких-либо обязательств по обновлению или пересмотру таких заявлений для отражения новых обстоятельств или непредвиденных событий по мере их возникновения, за исключением случаев, предусмотренных законом.
Контактное лицо: Глен Аксельрод, Бристоль Кэпитал
(905) 326-1888, доб. 1
[email protected]
Использование переработанных катодов позволяет улучшить литиевые батареи, согласно исследованиям
Проблема того, что делать со старыми батареями, поднимается во многих дискуссиях о плюсах и минусах электромобилей.Большинство людей предпочитают повторно использовать их, перепрофилируя клетки для второй жизни в качестве стационарного хранилища.
Но в какой-то момент срок службы даже этих батарей истечет, и переработка их имеет смысл, учитывая опасения по поводу источников сырья для новых батарей, которые могут заменить их. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Joule, даже возможно, что использование переработанных материалов может сделать батарею лучше.
Переработка сложной конструкции, такой как элемент батареи, — сложная задача, но потенциально прибыльная, а это значит, что она представляет интерес для научных кругов и промышленности.В исследовании Джоуля, проведенном профессором Яном Вангом из Вустерского политехнического института, изучаются характеристики литий-ионных элементов, катоды которых сделаны из никеля, марганца и кобальта, извлеченных из других элементов.
Процесс переработки
Прежде всего, использованные литий-ионные батареи «любого типа и состояния» разряжаются перед разделением, измельчением и просеиванием. Корпуса, провода, пластмассы и печатные платы удаляются для переработки, в результате остается черная масса, содержащая графит, катодные материалы и некоторые другие металлические остатки.Затем различные материалы удаляются из массы путем выщелачивания и фильтрации, в конечном итоге оставляя ионы никеля, марганца и кобальта.
Восстанавливается около 90 процентов этих трех элементов, и после определения относительного количества каждого из них добавляются свежие сульфаты никеля, марганца и кобальта для достижения конечного желаемого соотношения для любого типа строящегося элемента. После небольшой дополнительной обработки и нескольких часов нагревания переработанный катодный порошок готов к использованию в новом аккумуляторном элементе.
РекламаRecycled превосходит новые?
Ван и его коллеги протестировали переработанный катодный порошок в нескольких типах элементов: монетные, однослойные, 1 Ач и 11 Ач. Они сравнили характеристики различных типов ячеек с аналогичными элементами, изготовленными из «свежего» катодного порошка.
Ячейки, в которых использовались переработанные катоды, были затем подвергнуты ряду тестов, в которых они показали себя почти так же, как ячейки, в которых использовались свежие катодные материалы.Было только одно заметное исключение: элементы, в которых использовались переработанные катодные материалы, прослужили на 53 процента дольше.
Ячейкиемкостью 1 Ач повторно заряжались (1С) и разряжались (2С), чтобы выяснить, сколько циклов они могут выдержать, прежде чем начнут разлагаться. Контрольные элементы снизились до 80 процентов от своей исходной емкости после 3150 циклов и до 70 процентов после 7600 циклов. На этом все было готово. Между тем, элементы из переработанного материала могли пройти 4200 циклов, прежде чем разрядились до 80% заряда.Они достигли «поразительных» 11 600 циклов, прежде чем 70 процентов были лучшим, на что они способны.
Когда исследователи посмотрели на переработанный катодный порошок с помощью сканирующего электронного микроскопа, они обнаружили, что частицы были очень похожи, но переработанные частицы имели более крупные поры в своих центрах по сравнению с контрольными частицами. Кроме того, переработанные порошки были немного менее хрупкими. Более пористая структура облегчает диффузию ионов лития, а поскольку она более гибкая, она более устойчива к растрескиванию после многократной зарядки и разрядки.
Вскоре могут появиться батареи, в которых используются переработанные катодные материалы. В начале 2022 года стартап под названием Battery Resources, соучредителем которого является Ван, откроет свой первый завод по переработке ячеек в США и планирует добавить еще два в Европе к концу следующего года. Компания заявляет, что к концу 2022 года она сможет перерабатывать 30 000 тонн батарей в год.
Джоуль, 2021. DOI: 10.1016 / j.joule.2021.09.005 (О DOI)
Прорывные исследования делают переработку литий-ионных батарей более экономичной
Прямая переработка — это наименее энергоемкий метод переработки литий-ионных аккумуляторов.Кредит: ReCell Center
Как сделать переработку аккумуляторов рентабельной? Ученые Центра ReCell сделали еще один шаг к этой цели.
Литий-ионные аккумуляторы — это двигатель нашего технологического настоящего и будущего. Они питают портативную электронику, такую как смартфоны, ноутбуки и электромобили (EV), популярность которых растет. Но растущее использование литий-ионных аккумуляторов, особенно в автомобилях, опередило технологию их переработки.Теперь ученые из ReCell Center — первого в стране центра исследований и разработок в области передовой утилизации аккумуляторов со штаб-квартирой в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики (DOE) — сделали важное открытие, которое устраняет одно из самых больших препятствий на пути к созданию переработка литий-ионных аккумуляторов экономически выгодна.
Используемые сегодня процессы рециркуляции позволяют извлекать металлы в формах, не представляющих особой ценности для производителей аккумуляторов. На горизонте маячит огромная проблема: менее чем через десять лет исследователи прогнозируют, что ежегодно будет выводиться из эксплуатации два миллиона тонн литий-ионных аккумуляторов электромобилей с истекшим сроком службы.Количество изношенных аккумуляторов для электромобилей в настоящее время невелико, но скоро оно значительно возрастет, поскольку более старые модели автомобилей достигают конца своего срока службы, а существующая инфраструктура утилизации не готова к их притоку.
«Если аккумуляторная промышленность собирается покупать переработанный катодный материал для повторного использования в новых батареях, они не собираются жертвовать чистотой». — Джессика Дарем, материаловед из Аргонна и соавтор исследования
Исследователи из Мичиганского технологического университета (MTU), входящие в команду ReCell, разработали инновационный процесс разделения ценных материалов, из которых состоит катод, положительно заряженный электрод батареи.
Ученые из исследовательского центра материаловедения в Аргонне расширяют масштабы инновационного процесса сепарации MTU, открывая путь к крупномасштабной переработке аккумуляторов электромобилей. Поскольку катодные материалы аккумуляторов электромобилей различаются в зависимости от автопроизводителя и года выпуска, переработчик должен использовать смесь оксидов металлического лития — оксида лития-кобальта, оксида лития-никеля, кобальта-кобальта, оксида лития-никеля, кобальта-алюминия, фосфата лития-железа и т. Д. — и отделить каждый, чтобы эти материалы можно было использовать повторно.Эта когда-то невыполнимая задача внезапно кажется выполнимой.
Прямая переработка и повторное использование катодных материалов батарей замыкает цикл. Кредит: ReCell Center
В новой статье, опубликованной в рецензируемом научном журнале Energy Technology , исследователи MTU и ReCell подробно описывают свое открытие: метод разделения отдельных катодных материалов с использованием нового подхода к старому процессу, называемому пенной флотацией.
Используемая в течение многих лет в горнодобывающей промышленности для разделения и очистки руд, пенная флотация разделяет материалы во флотационном резервуаре в зависимости от того, отталкивают ли они воду и плавают или поглощают воду и тонут.Обычно катодные материалы тонут, что затрудняет их отделение друг от друга. Это верно в отношении оксида лития, никеля, марганца, кобальта (NMC111) и оксида лития-марганца (LMO), двух распространенных катодных материалов для электромобилей, которые команда ReCell использовала в своих экспериментах. Исследователи обнаружили, что разделения можно достичь, заставив один из катодных материалов, NMC111, плавать путем введения химического вещества, которое заставляет целевой материал отталкивать воду.
После того, как материалы катода были разделены, исследователи определили путем тестирования, что процесс оказал незначительное влияние на электрохимические характеристики материалов.Оба они также имели высокий уровень чистоты (95 процентов или выше).
«Это очень важно, — говорит Джессика Дарем, ученый-материаловед из Аргонна и соавтор исследования, — потому что, если аккумуляторная промышленность собирается покупать переработанный катодный материал для повторного использования в новых батареях, они не собираются жертвовать чистотой. . »
Исследование связано с миссией ReCell Center по развитию менее энергоемких методов обработки и улавливанию ценных материалов для прямой переработки — восстановления, регенерации и повторного использования компонентов батареи напрямую, без нарушения химической структуры.Центр является результатом сотрудничества Аргоннской национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики и Национальной лаборатории Ок-Ридж, Мичиганского технологического университета, Калифорнийского университета в Сан-Диего и Вустерского политехнического института.
ОткрытиеReCell обещает иметь широкие последствия, такие как снижение затрат на переработку литий-ионных батарей; стимулирование роста прибыльного рынка вторичной переработки литий-ионных аккумуляторов с истекшим сроком службы; снижение стоимости электромобилей как для производителей, так и для потребителей; предоставление Соединенным Штатам возможности конкурировать в мировой индустрии утилизации аккумуляторов; усиление U.S. энергетическая независимость за счет увеличения использования отечественных источников переработанных аккумуляторных материалов; и снижение зависимости США от зарубежных источников материалов.
Но на данный момент команда ReCell Center сосредоточена на создании, шаг за шагом, полного процесса переработки литий-ионных батарей, который является экономически жизнеспособным. Только тогда он получит широкое распространение.
«Какой бы метод ни использовался для этой переработки, переработчик должен иметь возможность получать от этого прибыль», — говорит Дарем. «Мы объединяем шаги, зная, что, в конце концов, весь процесс должен быть прибыльным.”
Ссылка: «Прямая переработка смешанных катодных материалов с помощью пенной флотации» Тину-Ололаде Фолаян, Альберт Л. Липсон, Джессика Л. Дарем, Харука Пинегар, Донгао Лю и Лей Пан, 29 июля 2021 г., Energy Technology .
DOI: 10.1002 / ente.202100468
Среди других соавторов исследования в Аргонне — Альберт Липсон, главный ученый-материаловед, и Харука Пинегар, научный сотрудник, получивший докторскую степень.
Это исследование и Центр ReCell финансируются Управлением по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики США и Управлением автомобильных технологий.
МиссияEERE заключается в ускорении исследований, разработок, демонстрации и развертывания технологий и решений для справедливого перехода Америки к нулевым выбросам парниковых газов в масштабах всей экономики не позднее 2050 года, а также в обеспечении выгод от чистой энергии для всех американцев, создавая хорошо оплачиваемые рабочие места для американского народа — особенно рабочих и сообществ, пострадавших от энергетического перехода, а также тех, кто исторически недостаточно обслуживается энергетической системой и перегружен загрязнением.
Экономика, связанная с переработкой литий-ионных аккумуляторов, сильна и растет
Рынок переработки литий-ионных аккумуляторов огромен и продолжает расти, в основном благодаря электромобилям. Конечно, многие другие литий-ионные батареи перерабатываются, в том числе от телефонов и электроинструментов, но большинство из них поступает от электромобилей.
По оценкам, в 2019 году рынок вторичной переработки оценивался в 1,5 миллиарда долларов. Планируемое количество имеющихся литий-ионных аккумуляторов, подлежащих переработке в 2020 году, составляет 460 000 метрических тонн — большой объем по сравнению с предыдущими годами.К 2025 году рынок вторичной переработки вырастет до 12,2 миллиарда долларов. После этого он должен оставаться на уровне 8%. Чтобы представить это в перспективе, мир находится в равновесии со свинцово-кислотными аккумуляторами: количество произведенных аккумуляторов — это количество аккумуляторов, которые возвращаются на переработку. Рынок растет только вместе с продажами новых автомобилей, и ожидается, что в ближайшее десятилетие его возьмут на себя электромобили.
У большинства аккумуляторов электромобилей не будет второй жизни, хотя Tesla настаивает на этом.Некоторые батареи Tesla проходят испытания, подтверждают их работоспособность и затем повторно используются в электромобиле. Они могут вернуться и проверить работоспособность, но они недостаточно хороши, чтобы сесть в машину. Их можно использовать для хранения энергии в доме.
Срок службы аккумуляторов электромобилей длительный, намного больше, чем у свинцово-кислотных (от двух до четырех лет для LAB против примерно 10 лет для LIB). Батареи, возвращаемые на переработку по сравнению с производимым количеством, не будут находиться в равновесии в течение длительного времени. Это произойдет до тех пор, пока рынок электромобилей не выйдет на плато, и пройдет восемь-десять лет, прежде чем старые батареи вернутся.
Перерабатываемые материалы в аккумуляторах электромобилейЕсть три основных компонента, которые можно вернуть на переработку. Первый — это неизрасходованный катодный материал, в состав которого входят никель, марганец и кобальт. На любой фабрике есть определенный процент брака для этого материала, и это очень ценно. Предприятие захочет учесть ценность этого и / или получить никель, марганец и кобальт с катода и переработать их обратно на заводе.
Второй неизрасходованный литий-ионный аккумулятор.Они отклоняются на заводе по какой-либо причине, и компания, производящая батареи, хочет утилизировать их или получить прибыль. Он отправит их на переработку, продаст и либо позволит переработчику делать с материалом все, что захочет, либо, возможно, отправит их на переработку и попросит вернуть никель, марганец и кобальт.
Третий — это отработанные батареи LIB, которые начинают возвращаться на переработку, но процент объема по сравнению с текущим производством очень низок.В этих случаях автомобильные компании нанимают третьих лиц для замены аккумуляторов, вероятно, находящихся на гарантии, а затем заключают договор на их переработку.
Типы ресайклеровЕсть два основных типа ресайклеров. Первый — это компании, которые уже перерабатывают другие вещи, в том числе Umicore Corp. в Бельгии и Glencore в Швейцарии. Другой — компании, которые перерабатывают только литий-ионные батареи. Из них есть две разные разновидности: те, которые работают с литий-ионными аккумуляторами любого типа, и другие, которые предназначены только для электромобилей.Некоторые из этих компаний, специализирующихся на электромобилях, концентрируются только на неизрасходованном катоде с покрытием, который еще не был вставлен в батарею, в то время как другие концентрируются на неизрасходованных элементах или неизрасходованных модулях, которые затем будут переработаны для автомобильной компании. Третья группа занимается отработанными ячейками. Каждый день на рынок приходят новые компании.
Судя по тому, как работают эти перерабатывающие компании, во-первых, у них есть источник материала. Это может быть контракт с General Motors на неизрасходованный катод с покрытием, неизрасходованные батареи или какая-то их комбинация.Для сравнения: свинцово-кислотные батареи — это в основном брокеры, которые собирают батареи, а затем отправляют их на предприятия по переработке. Как только у компании появляется источник, экономические показатели могут меняться в зависимости от контракта, будь то получение материала бесплатно или его оплата, или договор о толлинге, по которому автопроизводитель платит переработчику метрическую тонну аккумуляторов или материалов, которые он перерабатывает, и возвращается.
Затраты на переработкуСтоимость разрушения батареи аналогична стоимости свинцово-кислотной, в основном потому, что в процессе используется аналогичное оборудование, а эксплуатационные расходы сопоставимы — от 100 до 200 долларов за метрическую тонну пасты черной массы.Черная масса (смесь оксидов никеля, марганца и кобальта с углеродом) составляет около 60% веса приходящего аккумулятора. С учетом этого вы получите около 90 долларов за метрическую тонну преобразования входящих батарей. Из этих 60% половина приходится на углерод, а другая половина — на отработанные или неизрасходованные оксиды металлов, кобальт, никель и марганец, а также различные куски пластика и металла. Кобальт в зависимости от производителя составляет от 5% до 10%. Около 300 долларов за метрическую тонну входящего блока батареи — это черная масса, которая продается на открытом рынке, или 500 долларов за тонну фактической черной массы.
Алюминий и медь весьма ценны. Если учесть количество меди и алюминия в батарее, умножьте это на 30% от цен Лондонской биржи металлов, и вы получите примерно 450 долларов за тонну меди и 53 доллара за алюминий. Это добавляет почти такую же ценность тому, что получается в результате этого процесса, как и черная масса. Для переработчиков важно учитывать оба эти фактора, поскольку они почти равны величине черной массы.
Одна метрическая тонна поступающих батарей будет стоить приблизительно 90 долларов для обработки, при этом черная масса будет продаваться примерно за 300 долларов и более, а металлы — примерно за 500 долларов.Это выгодная операция по переработке.
О Патрике Карране
Патрик Карран — главный исполнительный директор компании Lithium Recycling Systems, специализирующейся на утилизации и переработке литиевых и свинцово-кислотных аккумуляторов. Патрик имеет 13-летний опыт работы в сфере утилизации аккумуляторов. Ранее он был директором завода в Exide Technologies, одном из крупнейших производителей оборудования для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в мире.
Эта статья адаптирована из веб-трансляции GLG.Если вам нужен доступ к подобным мероприятиям или вы хотите поговорить с отраслевыми экспертами, такими как Патрик Карран, или с любым из наших более чем 900 000 отраслевых экспертов, , свяжитесь с нами .
Li-Cycle Stock: рискованная попытка утилизации литиевых батарей
Дефицит — это название последней игры, играющей с мировой экономикой. Вот почему люди вырезают каталитические нейтрализаторы из-под живота автомобилей и почему британцы выстраиваются в длинные очереди, ожидая, чтобы заправить свои машины бензином (, как говорят в старой веселой Англии ).Но самой большой проблемой в автомобильной промышленности в этом году стала нехватка полупроводниковых чипов, поэтому один из наших магистров делового администрирования до сих пор управляет автомобилем с магнитофонной декой. Ожидается, что этот дефицит обойдется отрасли к северу от 200 миллиардов долларов недополученной выручки. Но, конечно, надвигается еще более серьезный кризис: более 18 миллионов электромобилей никогда не будут построены в период с 2022 по 2029 год из-за надвигающейся нехватки аккумуляторных элементов.
Сегодня преобладающими батареями являются ионно-литиевые, но металлы, минералы и другие материалы, которые используются в их производстве, как правило, нелегко или дешево получить, обработать или произвести.Вот почему мы в значительной степени избегали всей темы инвестирования в литий, нестабильный и грязный товар, связанный со слишком большим риском. С другой стороны, почти каждый рыночный отчет, составляемый в потогонных цехах по всему миру, показывает, что продажи электромобилей значительно вырастут в течение следующего десятилетия. Согласно одному из наиболее надежных источников ( Deloitte ), электромобили будут составлять 32% всех продаж новых автомобилей к 2030 году. Это означает, что спрос на литий и другие материалы, необходимые для производства литий-ионных аккумуляторов, также увеличится, даже если технология аккумуляторов становится более эффективной.
Ожидается, что рынок электромобилей будет стимулировать рост переработки литиевых батарей. Предоставлено: Deloitte Insights. Пока мы не начнем добычу на астероидах драгоценных металлов, нам нужно будет найти способ расширить наши земные запасы. Один из способов — переработать литий-ионные батареи и извлечь ценные материалы, такие как литий, никель и кобальт, для повторного использования в новых батареях. Это бизнес-модель стартапа по переработке литий-ионных аккумуляторов, который только что стал публичным благодаря завершившемуся слиянию с компанией s pecial p urpose a cquisition c company ( SPAC) под названием Peridot Acquisition Corp.
О складе Li-Cycle
Основанная в 2016 году канадская компания Li-Cycle дебютировала на Нью-Йоркской фондовой бирже в августе под неудачным тикером LICY. Li-Cycle начала свою новую жизнь как публичная компания с существенным военным фондом в размере 580 миллионов долларов, включая 315 миллионов долларов дополнительного частного финансирования от таких компаний, как Franklin Templeton (BEN) и Carnelian Energy Capital, инвестиционной компании энергетического сектора. которые поддержали SPAC.И только в прошлом месяце дочерняя компания Koch Investments Group ( одна из многих компаний Koch Industries ) инвестировала 100 миллионов долларов в Li-Cycle путем покупки конвертируемых облигаций.
Рыночная капитализацияLi-Cycle в настоящее время составляет около 1,8 миллиарда долларов, при этом акции торгуются по цене 11,18 долларов, что на 11,18% выше цены SPAC. Но еще рано, рано. Прежде чем мы углубимся в финансовые показатели, рыночный потенциал и подводные камни, давайте узнаем немного больше об утилизации литий-ионных аккумуляторов и о том, что якобы делает процесс Li-Cycle лучше остальных.
Утилизация литий-ионных батарей
В настоящее время существует два основных способа утилизации литиевых батарей. Самый распространенный, поскольку он дешевле и проще, известен как пирометаллургия. В этом процессе используется тепло для извлечения драгоценных металлов. Но он также более энергоемкий (, не говоря уже о горючем ) и менее эффективен, с сообщаемой степенью извлечения около 50%. Li-Cycle использует метод, основанный на гидрометаллургии, который сначала включает измельчение батарей перед извлечением конечных продуктов, таких как литий, никель и кобальт, из раствора на водной основе.
Компания делит процесс на два отдельных участка в так называемой модели со спицами и ступицей. Разряженные батареи и отходы, связанные с батареями, сначала отправляются в места со спицами, где материал измельчается, просеивается и фильтруется. Он восстанавливает пластмассы, медь и алюминий, которые могут быть переработаны в другие продукты. Но настоящее золото здесь черное — материал катода и анода, известный как «черная масса» (, не путать с одноименным сатанинским ритуалом ).
Изготовление черного золота из черной массы. Привет, сатана! Предоставлено: Li-CycleЧерная масса — это порошок, содержащий литий, кобальт, никель и другие ценные материалы. Черная масса отправляется со спиц в центральные узлы, где происходит гидрометаллургический фокус-покус, превращая ее обратно в материалы, пригодные для аккумуляторных батарей. Li-Cycle утверждает, что ее запатентованный процесс позволяет извлечь до 95% ценного материала.
Спицы и концентраторы
Основная концепция модели спиц и концентратора, как следует из названия, заключается в том, что для каждого концентратора используется несколько спиц.Идея состоит в том, чтобы разместить первые в местах, близких к тому, где собираются разрядываться батареи, что сократит расходы на сбор и транспортировку. Li-Cycle в настоящее время имеет два операционных офиса в Кингстоне, Онтарио и Рочестере, Нью-Йорк. Третий объект находится в стадии строительства в Гилберте, штат Аризона, а только в прошлом месяце компания объявила о планах строительства четвертого предприятия по переработке аккумуляторов в Таскалузе, штат Алабама. Общая мощность четырех заводов оценивается в 25 000 тонн в год, что, по заявлению Li-Cycle, сделает его ведущим переработчиком литиевых батарей в Северной Америке по тоннажу.
Старая модель со спицами и ступицами получает их каждый раз. Предоставлено: Li-Cycle. Первый коммерческий центр компании также будет расположен в Рочестере и будет способен перерабатывать 25 000 тонн черной массы в год, что эквивалентно примерно 60 000 тонн питания для литий-ионных аккумуляторов. Ожидается, что строительство объекта стоимостью 175 миллионов долларов (плюс-минус 30% ) начнется до конца года и будет введено в эксплуатацию в 2023 году.
Li-Cycle Доходы и клиенты
Давайте кратко поговорим о доходах компании, что должно быть несложно, потому что это довольно краткая история.
- 2019 : 48000 долларов
- 2020 : 792000 долларов
- Первые три квартала 2021 : 2 984 000 долларов
В этом году компания ожидает выручки около 12 миллионов долларов, что означает, что цифры за четвертый квартал должны быть туманными. После масштабного четвертого квартала, которым компания рассчитывает завершить 2021 год, они делают довольно оптимистичные прогнозы на следующие несколько лет, особенно после того, как ее центр в Рочестере начнет работать.
Компания планирует выйти за пределы рынка Северной Америки. Кредит: Li-CycleLi-Cycle в настоящее время утверждает, что у него 70 клиентов, но только на одного приходится 70% его текущих доходов от продуктов. Glencore — многонациональная компания, торгующая сырьевыми товарами и горнодобывающая компания, которая покупает черную массу со скидкой, потому что она должна дополнительно обрабатывать материал для извлечения металлов кобальта и никеля — большая причина, по которой Li-Cycle стремится запустить свое центральное предприятие, чтобы он может устанавливать более высокие цены на продукты, предназначенные для аккумуляторов.Компания рассчитывает полагаться на Glencore и в этом году для получения значительной части своей выручки.
Помимо продажи металлолома Glencore, среднесрочное будущее Li-Cycle зависит от Traxys, компании, которая предоставляет финансовые и логистические решения для металлургической, горнодобывающей и энергетической отраслей. Traxys согласилась закупить 100% производимой Li-Cycle черной массы до тех пор, пока промежуточный материал не будет интегрирован в цепочку поставок концентратора. Traxys также подписала соглашение, по которому 100% конечных продуктов будет поставляться из узлов Li-Cycle, включая не только литий, никель и кобальт, но также карбонат марганца и графитовый концентрат.Ожидается, что семилетнее соглашение будет приносить 300 миллионов долларов ежегодно. Опять же, Рочестерский центр должен быть подключен к сети раньше, чем позже. Никакого давления, ребята.
Литиевые батареи есть везде. Предоставлено: Li-CycleЕще одна крупная сделка Li-Cycle связана с Ultium Cells, совместным предприятием General Motors (GM) и LG Energy Solution, которое состоит из аккумуляторного бизнеса LG Chem (051910.KS) и одного из мировых производителей аккумуляторов. крупнейшие производители литиевых батарей. Li-Cycle будет закупать и перерабатывать до 100% лома, образующегося при производстве аккумуляторных элементов на заводе Ultium в Лордстауне, штат Огайо.Возможно, GM и LG начнут использовать все батареи для электромобилей из массового отзыва в начале этого года.
Стоит ли покупать акции Li-Cycle?
Кажется, есть реальный долгосрочный потенциал в переработке литиевых батарей, и, учитывая, что рециркулируется менее 5% литиевых батарей, по данным enviro rag Grist, можно захватить значительную долю рынка. Однако здесь упор делается на долгосрочную перспективу, и, по общему мнению, мы не увидим реального роста до 2030 года, а не до 2020 года.Согласно собственному прогнозу Li-Cycle: т, или , доступность , м, ( TAM ), «на основе ряда данных из независимых источников, таких как Benchmark Mineral Intelligence», рынка переработки литий-ионных аккумуляторов в Ожидается, что Северная Америка вырастет с 257 миллионов долларов в 2020 году до 1,8 миллиарда долларов к 2025 году. Это довольно мизерная ТАМ, особенно с учетом запланированных на этот период капитальных затрат в сотни миллионов долларов, из которых Li-Cycle утверждает, что они захватили 30%. из:
Мы считаем, что Li-Cycle занимает примерно 30% доли рынка Северной Америки, исходя из наших внутренних оценок, включая литий-ионные батареи и материалы для литий-ионных аккумуляторов, 18% которых составляют бытовая электроника, 49% — отходы производства. , 28% от производителей автомобилей / транспортных средств и 5% от систем хранения энергии.
Кредит: Li-Cycle F-1 Документ
Одна компания, которая, возможно, также захватила большую часть этого ТАМ, — это Redwood Matrials.
Нам нравится делать ставки на самого большого и плохого лидера в рыночной категории. Ли-Цикл явный чемпион? Достаточно приличный анализ PitchBook на развивающемся рынке утилизации аккумуляторов электромобилей выявил более десятка конкурентов, в том числе компанию Redwood Materials из Карсон-Сити, штат Невада, основанную в 2017 году Дж.Б. Штраубель, бывший соучредитель Tesla. Оцениваемая в 3 миллиарда долларов, компания привлекла не менее 792 миллионов долларов, в том числе крупную серию C на 700 миллионов долларов в июле, в которой также участвовали Франклин Темплтон, а также Т. Роу Прайс, Goldman Sachs и Breakthrough Ventures. Amazon также является инвестором, в то время как Ford (F) только что вложил 50 миллионов долларов в прошлом месяце и будет сотрудничать с Redwood в переработке литиевых аккумуляторных батарей автопроизводителя. Компания использует комбинацию пирометаллургии и гидрометаллургии, которая, по ее утверждению, восстанавливает до 98% критических материалов из литий-ионных аккумуляторов.
У Li-Cycle есть конкуренты. Предоставлено: PitchBook. У нас нет особого интереса к теме утилизации литиевых батарей, потому что возможности слишком малы (, краткосрочный TAM в Северной Америке также анемичен — 1,8 миллиарда долларов ), и мы, конечно, не собираемся инвестировать в компанию, поток доходов которой в значительной степени зависит от нескольких клиентов. А под ручьем мы подразумеваем ручей. Исходя из нашего простого коэффициента оценки, акции Li-Cycle оцениваются в 150 ( рыночная капитализация 1,8 миллиарда долларов, разделенная на 12 миллионов долларов годовой выручки, ожидаемой в 2021 году ).Мы не инвестируем ни в одну компанию с простым коэффициентом оценки выше 40.
Заключение
ТипыESG, безусловно, будут склонны инвестировать в Li-Cycle или тему утилизации аккумуляторов, поскольку одним из нематериальных финансовых преимуществ является то, что менее токсичный материал попадает на свалки. Кроме того, стоит помнить, что, хотя мы сосредоточились на литиевых батареях для электромобилей, эта технология применима ко всем типам литиевых батарей, от бытовой электроники, такой как смартфоны, до сети возобновляемых источников энергии.
У нас нет ясности в отношении экономической целесообразности переработки литиевых батарей, если не считать очевидных первоначальных капитальных затрат. По оценке PitchBook, основанной на технико-экономическом обосновании в Великобритании, стоимость переработанного материала, полученного из аккумуляторных элементов, «зависит от химического состава, но, как правило, составляет от 4,50 до 11,00 долларов США / кг. Между тем, стоимость утилизации может варьироваться от 4,10 до 10,90 долларов в зависимости от химического состава и состояния аккумулятора, при этом транспортировка составляет до 75% стоимости аккумуляторов с повреждениями или неизвестным состоянием здоровья.«Как и в случае с улавливанием углерода, правительствам, вероятно, потребуется активизировать усилия, чтобы технология переработки литиевых батарей стала более зрелой. Вероятно, это одна из тех зеленых технологий, к которым стоит вернуться примерно через три-пять лет. А пока мы будем сидеть в стороне.
Мы владеем тремя акциями зеленых технологий и одним ETF. Станьте годовым участником Nanalyze Premium и получите немедленный доступ ко всему нашему портфелю технологических акций, нашему каталогу из более чем 360 технологических акций, торговым оповещениям и многому другому.
Публикации по переработке литий-ионных батарей| Публикации по переработке литий-ионных батарей Аргоннской национальной лаборатории
| Аргоннская национальная лаборатория Перейти к основному содержаниюИнформационные бюллетени
- Завершение жизненного цикла литий-ионной батареи (информационный бюллетень; январь 2014 г.)
- Проблемы энергии и материалов, влияющие на аккумуляторные батареи электромобилей (фактологический бюллетень; май 2013 г.)
- Как экологична переработка батарей (информационный бюллетень; 26 октября 2012 г.)
Отчеты
- Потоки материалов и энергии при производстве катодных и анодных материалов для литий-ионных батарей (отчет, сентябрь 2015 г.)
Статьи и презентации
- Как утилизировать аккумуляторы от электромобилей? (плакат, апрель 2018)
- Сравнение и контраст: ПБ-кислотные и литий-ионные батареи (презентация, июнь 2017 г.)
- Утилизация автомобильных литий-ионных аккумуляторов (презентация, май 2017 г.)
- Утилизация автомобильных литий-ионных аккумуляторов (с точки зрения правительства) (презентация, январь 2017 г.)
- Сводка анализа жизненного цикла для производства и переработки автомобильных литий-ионных аккумуляторов (документ, февраль 2016 г.)
- Значение литий-ионных аккумуляторов в энергии жизненного цикла электромобилей, а также выбросы и роль вторичного использования в их сокращении (документ, 2015 г.)
- Обеспечение возможности утилизации литий-ионных аккумуляторов в будущем (презентация, май 2015 г.)
- Как мы можем разрешить переработку аккумуляторов электромобилей? (презентация, март 2015)
- Будущее утилизации автомобильных литий-ионных аккумуляторов: намечая курс на устойчивое развитие (документ, ноябрь 2014 г.)
- Обеспечение возможности утилизации литий-ионных аккумуляторов в будущем (презентация, сентябрь 2014 г.)
- Взгляд сквозь хрустальный шар на будущее утилизации автомобильных аккумуляторов (презентация, март 2014 г.)
- Будущее утилизации автомобильных аккумуляторов (презентация, февраль 2014 г.)
- Может ли переработка автомобильных аккумуляторов помочь удовлетворить критический спрос на материалы? (презентация, октябрь 2013 г.
- Утилизация литий-ионных батарей (презентация, октябрь 2013 г.)
- Может ли переработка автомобильных аккумуляторов удовлетворить спрос на литий? (презентация, апрель 2013 г.)
- Энергетические и экологические последствия производства лития для автомобильных аккумуляторов (презентация, апрель 2013 г.)
- Восстановление металлов из отработавших литий-ионных батарей с использованием органических кислот в качестве реагентов для выщелачивания и экологическая оценка (документ, 1 февраля 2013 г.)
- Влияние вторичной переработки на энергопотребление и выбросы парниковых газов автомобильными литий-ионными аккумуляторами (документ, 17 октября 2012 г.)
- Сравнение процессов утилизации литий-ионных аккумуляторов с помощью анализа жизненного цикла (презентация, 13 сентября 2012 г.)
- Потоки материалов и энергии на этапах производства материалов, сборки и окончания срока службы автомобильного литий-ионного аккумулятора (отчет, 20 мая 2012 г.)
- Перерабатывать или не перерабатывать, вот в чем вопрос: выводы из анализа жизненного цикла (статья в журнале, апрель 2012 г.)
- Сравнение вариантов утилизации литий-ионных аккумуляторов (презентация, апрель 2012 г.)
- Снижение воздействия на жизненный цикл электромобилей за счет переработки аккумуляторных батарей (презентация, 15 марта 2012 г.)
- Влияние стадий производства и переработки на жизненные циклы батарей (документ, 1 марта 2012 г.)
- Утилизация литий-ионных аккумуляторов (презентация, 15 ноября 2011 г.)
- Переработка аккумуляторов LiFePO4 (презентация, 8 ноября 2011 г.)
- Проблемы с литий-ионными аккумуляторами (презентация, 26 сентября 2011 г.)
- Снижение иностранной зависимости от лития за счет совместного производства лития из геотермального рассола (статья, 23 октября 2011 г.)
- Как экологична переработка батарей (презентация, 16 марта 2011 г.)
- Роль вторичной переработки в жизненном цикле батарей (документ, 2 марта 2011 г.)
- Обзор анализа жизненного цикла батарей: состояние знаний и критические потребности (отчет, 10 октября 2010 г.)
- Анализ жизненного цикла для производства и переработки литий-ионных батарей (документ, 1 августа 2010 г.)
- Литий-ионные батареи: изучение спроса на материалы и вопросы вторичного использования (доклад, 10 февраля 2010 г.)
Прорывные исследования делают переработку аккумуляторов более экономичной
Литий-ионные аккумуляторы — это двигатель нашего технологического настоящего и будущего.Они питают портативную электронику, такую как смартфоны, ноутбуки и электромобили (EV), популярность которых растет. Но растущее использование литий-ионных аккумуляторов, особенно в автомобилях, опередило технологию их переработки. Теперь ученые из ReCell Center — первого в стране центра исследований и разработок в области передовой утилизации аккумуляторов со штаб-квартирой в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики (DOE) — сделали важное открытие, которое устраняет одно из самых больших препятствий на пути к созданию переработка литий-ионных аккумуляторов экономически выгодна.
Используемые сегодня процессы рециркуляции позволяют извлекать металлы в формах, не представляющих особой ценности для производителей аккумуляторов. На горизонте маячит огромная проблема: менее чем через десять лет исследователи прогнозируют, что ежегодно будет выводиться из эксплуатации два миллиона тонн литий-ионных аккумуляторов электромобилей с истекшим сроком службы. Количество изношенных аккумуляторов для электромобилей в настоящее время невелико, но скоро оно значительно возрастет, поскольку более старые модели автомобилей достигают конца своего срока службы, а существующая инфраструктура утилизации не готова к их притоку.
«Если аккумуляторная промышленность собирается покупать переработанный катодный материал для повторного использования в новых батареях, они не собираются жертвовать чистотой». — Джессика Дарем, материаловед из Аргонна и соавтор исследования
.
Исследователи из Мичиганского технологического университета (MTU), входящие в команду ReCell, разработали инновационный процесс разделения ценных материалов, из которых состоит катод, положительно заряженный электрод батареи.
Ученые из исследовательского центра материаловедения в Аргонне расширяют масштабы инновационного процесса сепарации MTU, открывая путь к крупномасштабной переработке аккумуляторов электромобилей.Поскольку катодные материалы аккумуляторов электромобилей различаются в зависимости от автопроизводителя и года выпуска, переработчик должен использовать смесь оксидов металлического лития — оксида лития-кобальта, оксида лития-никеля, кобальта-кобальта, оксида лития-никеля, кобальта-алюминия, фосфата лития-железа и т. Д. — и отделить каждый, чтобы эти материалы можно было использовать повторно. Эта когда-то невыполнимая задача внезапно кажется выполнимой.
Замыкает цикл прямая переработка и повторное использование катодных материалов батарей. (Изображение предоставлено ReCell Center.В новой статье, опубликованной в рецензируемом научном журнале Energy Technology, исследователи MTU и ReCell подробно описывают свое открытие: метод разделения отдельных материалов катода с использованием нового подхода к старому процессу, называемому пенной флотацией.
Используемая в течение многих лет в горнодобывающей промышленности для разделения и очистки руд, пенная флотация разделяет материалы во флотационном резервуаре в зависимости от того, отталкивают ли они воду и плавают или поглощают воду и тонут. Обычно катодные материалы тонут, что затрудняет их отделение друг от друга.Это верно в отношении оксида лития, никеля, марганца, кобальта (NMC111) и оксида лития-марганца (LMO), двух распространенных катодных материалов для электромобилей, которые команда ReCell использовала в своих экспериментах. Исследователи обнаружили, что разделения можно достичь, заставив один из катодных материалов, NMC111, плавать путем введения химического вещества, которое заставляет целевой материал отталкивать воду.
После того, как материалы катода были разделены, исследователи определили путем тестирования, что процесс оказал незначительное влияние на электрохимические характеристики материалов.Оба они также имели высокий уровень чистоты (95 процентов или выше).
«Это очень важно, — говорит Джессика Дарем, ученый-материаловед из Аргонна и соавтор исследования, — потому что, если аккумуляторная промышленность собирается покупать переработанный катодный материал для повторного использования в новых батареях, они не собираются жертвовать чистота ».
Исследование связано с миссией ReCell Center по развитию менее энергоемких методов обработки и улавливанию ценных материалов для прямой переработки — восстановления, регенерации и повторного использования компонентов батареи напрямую, без нарушения химической структуры.Центр является результатом сотрудничества Аргоннской национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики и Национальной лаборатории Ок-Ридж, Мичиганского технологического университета, Калифорнийского университета в Сан-Диего и Вустерского политехнического института.
ОткрытиеReCell обещает иметь широкие последствия, такие как снижение затрат на переработку литий-ионных батарей; стимулирование роста прибыльного рынка вторичной переработки литий-ионных аккумуляторов с истекшим сроком службы; снижение стоимости электромобилей как для производителей, так и для потребителей; предоставление Соединенным Штатам возможности конкурировать в мировой индустрии утилизации аккумуляторов; усиление U.S. энергетическая независимость за счет увеличения использования отечественных источников переработанных аккумуляторных материалов; и снижение зависимости США от зарубежных источников материалов.
Но на данный момент команда ReCell Center сосредоточена на создании, шаг за шагом, полного процесса переработки литий-ионных батарей, который является экономически жизнеспособным. Только тогда он получит широкое распространение.
«Какой бы метод ни использовался для этой переработки, переработчик должен иметь возможность получать от этого прибыль», — говорит Дарем. «Мы объединяем шаги, зная, что, в конце концов, весь процесс должен быть прибыльным.”
Среди других соавторов исследования в Аргонне — Альберт Липсон, главный ученый-материаловед, и Харука Пинегар, научный сотрудник, получивший докторскую степень.
Это исследование и Центр ReCell финансируются Управлением по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики США и Управлением автомобильных технологий.
МиссияEERE заключается в ускорении исследований, разработок, демонстрации и развертывания технологий и решений для справедливого перехода Америки к нулевым выбросам парниковых газов в масштабах всей экономики не позднее 2050 года, а также в обеспечении выгод от чистой энергии для всех американцев, создавая хорошо оплачиваемые рабочие места для американского народа — особенно рабочих и сообществ, пострадавших от энергетического перехода, а также тех, кто исторически недостаточно обслуживается энергетической системой и перегружен загрязнением.
.