Що роблять з батареями старих електрокарів

Основним джерелом живлення електромоторів в сучасних EV є літій-іонна (Li-ion) акумуляторна батарея (далі АКБ). У більшість електричних автівок сьогодні ставлять батареї одного з трьох типів. Символи у назві кожного з типів вказують на матеріали виробу:

• NCA (LiNiCoAlO2) – літій-нікель-кобальт-алюміній-оксидна АКБ;

• NMC (LiNixMnyCozO2) – літій-нікель-марганец-кобальт-оксидна АКБ;

• LFP (LiFePO4) – літій-залізо-фосфатна АКБ. 

Про основні переваги та недоліки різних типів батарей ми вже писали. Тут ми зосередимо увагу на факторах ризику для навколишнього середовища: 

• Шкідливість виробництва. Особливо стосується NCA та NMC, що включають радіоактивний кобальт та отруйний марганець;

• Складність переробки. Повного циклу переробки Li-ion АКБ доки не існує. У ліпшому випадку з них отримають рідкоземельні метали, у гіршому – спалять чи закопають;

• Накопичувальний ефект. Шкідливі речовини з батарей можуть потрапити у грунт та накопичуватись у підземних водах. Тільки літія в одній батареї може бути до 45 кг.

Тільки за першу половину 2023 року у світі було продано 6,2 млн електрокарів. В Євразії та Північній Америці проблема утилізації відпрацьованих батарей стане гострою у 2028-2030 роках. Необхідні нормативно-правові та регуляторні акти прийняті не у всіх країнах. Наприклад, у країнах ЄС діє директива 2006/66/EC, що регулює зберігання та утилізацію акумуляторів. Схожі акти є в Китаю. В більшості країн утилізацією займаються лише деякі стартапи. Втручання держави є мінімальним чи повністю відсутнє. 

Оскільки технології не встигають за бюрократами та виробниками, ось що можна зробити з відпрацьованою батареєю вже сьогодні:

• Утилізувати та переробити;

• Використати в іншій галузі;

• Демонтувати працюючі компоненти батареї;

• Обміняти старий виріб на новий.

В першому випадку з батареї вилучають все корисне, а залишки відправляють на подальшу переробку. В другому випадку АКБ модернізують під конкретні потреби та продовжують експлуатацію. В третьому варіанти з батарей демонтують працездатні ячейки та шини, а від решти позбавляються. Обмін батарей не розв’язує проблему утилізації, але спрощує регулювання кількості зношених виробів. 

Основні задачі: збір старих АКБ, переробка, раціональне використання здобутих матеріалів. Доки існує лише одна перевірена технологія переробки Li-ion батарей. Вона включає такі етапи:

• Демонтаж, розряд та розбірка АКБ;

• Механічна обробка;

• Гідрометалургійна чи пірометалургійна переробка.

Загалом, за один цикл переробки з батареї можна вилучити 80% від усіх матеріалів. Доля перероблених цінних металів може становити 95%. Найцікавішими тут є кобальт, нікель та марганець. На переробних заводах їх отримують в формі сульфатів. Їх подальше використання у виробництві може буде неможливим, тому метали треба очистити ще раз. А “новий” літій завжди дешевших за той, що вилучають з акумуляторів.

Недоліки чинних технологій ресайклінгу:

• Неможливо вилучити усі корисні матеріали;

• Потрібні спеціалізовані підприємства;

• Невисока продуктивність таких підприємств;

• Високі витрати.

Щодо останнього пункту: гідрометалургійна переробка потребує великих об’ємів коштовних хімікатів. Пірометалургія – менш популярний спосіб переробки, – енергозатратний та жахливо впливає на екологію (батареї фактично палять). Жорсткий екологічний контроль підприємств з переробки АКБ призведе до додаткового підвищення цін на матеріали, що будуть отримані у такий спосіб. 

Недоліки повторного використання батарей:

• Складності в об’єднанні батарей різних марок в один накопичувач;

• Необхідність використання додаткового обладнання – від інверторів до підстанцій;

• У випадку масово розповсюдження таких батарей – потреба в модернізації ЛЕП та підстанцій.

Значна частина промислових підприємств та інфраструктурних об’єктів потребує власних накопичувачів енергії. Здебільшого для цього використовують великі свинцево-кислотні батареї. На заміну їм можуть прийти відпрацьовані Li-ion.

Єдиним недоліком переробки старих батарей є те, що процес потребує високих витрат. Не тільки фінансових, а й витрати часу. Один електрокар оснащується мінімум однією АКБ, а таких авто по світу вже десятки мільйонів. На щастя, сьогодні в нас є варіанти. Частку батарей можна перепрофілювати, з іншою вилучити корисні матеріали.