Найбільший у світі мегазавод з переробки акумуляторів електрокарів побудували всього за 6 тижнів

У Ванкувері нещодавно завершилось будівництво найбільшого у світі заводу з переробки акумуляторів для електрокарів.

Читайте также: Метт Деймон розповів про відсутність привілеїв на зйомках “Одіссеї” Крістофера Нолана

Що пропонує завод Megafactory 1

Канадська компанія Moment Energy, яка займається екологічно чистими технологіями, завершила будівництво усього за 6 тижнів. Megafactory 1 називають найбільшим у світі підприємством, яке займатиметься переробкою відпрацьованих акумуляторів електрокарів. 

Зростання попиту на електромобілі створює проблему великої кількості відпрацьованих батарей. Хоча ці акумулятори, ймовірно, вже не забезпечують необхідний для автомобілістів запас ходу, багато з них зберігають значну частку від початкової місткості. Будівництво цього великого підприємства дає відповідь, що робити з відпрацьованими батареями.

Згідно з дослідженням від 2023 року, вже до 2030 року з експлуатації буде виведено 1 млн акумуляторів для електрокарів, а до 2040 року ця цифра сягне 1,9 млн. За підрахунками Міжнародного енергетичного агентства, до 2030 року буде виведено з експлуатації 100–120 ГВт·год акумуляторів для електрокарів, що приблизно дорівнюватиме річному обсягу виробництва цих акумуляторів.

Більшість фахівців переконані, що переробка цих батарей для вилучення цінних матеріалів, як літій, кобальт та нікель, є найбільш доцільною. Однак інші вказують, що ці акумулятори досі мають значний термін служби навіть після виведення з експлуатації.

Залишкова місткість може бути використана у стаціонарних системах зберігання енергії. Однак проблема полягала у масштабуванні, оскільки кожний акумулятор має свою унікальну історію. Деякі накопичили тисячі циклів заряджання-розряджання, тоді як інші піддавались впливу екстремальних температур.

Отже, для виявлення, які батареї залишаються безпечними та придатними для подальшого використання, необхідні численні випробування, сортування та сертифікація. Таким чином Megafactory 1 має об’єднати ці процеси й прийматиме відпрацьовані акумулятори та перепрофілюватиме внаслідок низки перевірок та оцінок. 

Акумулятори тестуватимуться для встановлення їхнього поточного стану, безпеки та залишкової місткості. Пристрої, що відповідають вимогам продуктивності, будуть інтегровані у комерційні системи зберігання енергії.

Підприємство спроєктоване таким чином, щоб обробляти весь робочий процес, від приймання та оцінки акумуляторів, до збірки та розгортання систем. Відповідно до планів Moment Energy, потужність Megafactory 1 до 2030 року зросте до 1 ГВт·год й створить понад 100 кваліфікованих робочих місць. 

Друге життя відпрацьованих батарей з поверненням майже 100% місткості

Дослідники з Корнелльського університету розробили електрохімічний розчин, який відновлює відпрацьовані Li-ion батареї майже до 100% місткості. На відміну від традиційних методів переробки батарей, які передбачають їхнє повне руйнування для подальших складних та енергомістких процесів вилучення цінних компонентів, новий метод безпосередньо переробляє електроди Li-ion-акумуляторів.

Читайте также: Показали 8 хвилин ігроладу Assassin’s Creed Black Flag Resynced: оновлена Гавана вражає графікою

Фактично електроди відновлюються з допомогою електрохімічного розчину. За словами дослідників, це дозволяє відновити батареї до 95% від початкової місткості. Цей метод, як стверджують науковці, також може скоротити витрати на переробку на 56% й запропонувати екологічнішу альтернативу.

Тривале використання Li-ion акумулятора призводить до утворення на електродах твердоелектролітного міжфазного шару. Цей тонкий шар необхідний для роботи акумулятора, однак з часом він збільшується й збільшує опір, що скорочує місткість батареї. Це одна з ключових причин вичерпання ресурсу акумуляторів, що змушує виводити їх з експлуатації. При тому, що більша частина внутрішньої структури зазвичай залишається непошкодженою.

Ця структура включає вкриті шаром електроди, які містять літій, нікель, кобальт, марганець, мідь та алюміній. Для вилучення цих матеріалів відпрацьовані акумулятори відправляють на переробку. Однак ці процеси переробки далеко не ідеальні. Батареї оцінюють, а потім повністю розряджають. Оскільки батареї надходять у вигляді цілих блоків, а не окремих компонентів, їх очищують від всіх допоміжних компонентів та систем. Потім елементи включно з електродами, електролітом та сепаратором, механічно подрібнюються або перемелюються.

Отримані частинки сортують у різний спосіб для видалення пластикових та металевих частинок, включно з алюмінієм, міддю та сталлю. Залишається лише чорна порошкоподібна речовина. З неї остаточно вилучають критично важливі компоненти, використовуючи або пірометалургію або гідрометалургію.

Новий процес отримав назву безпосередньої регенерації електродів (DEER). Замість подрібнення відпрацьованих акумуляторів науковці розбирають батарею та повністю вилучають електроди. Їх кріплять до струмознімача й занурюють у розчин, що містить 1,3-диметил та 2-імідазолідінон (C₅H₁₀N₂O).

Розчин прибирає надмірний твердоелектролітний міжфазний шар, залишаючи чисті електроди, які можна встановити в нову батарею. В процесі також утворюється тонкий шар фториду літію, який допомагає стабілізувати електрод та пригнічує утворення міжфазного шару.

Окрім цього дослідники повторно відновили батарею, яка втратила місткість через утворення міжфазного шару. Після повторного циклу регенерації вона зберегла близько 90% від початкової місткості.

Результати дослідження опубліковані в журналі Energy and Environmental Science

Читайте также: Vivo X Fold6 вийде 1 липня: рекордна батарея, камера Zeiss та розширений ШІ

Джерело: Interesting Engineering; New Atlas