Что делают с батареями старых электрокаров

Основным источником питания электромоторов в современных EV являются литий-ионные (Li-ion) аккумуляторные батареи (далее АКБ). В подавляющем большинстве электромобилей сегодня устанавливают батареи одного из трех типов. Символы в названии каждого типа указывают на материалы изделия:

• NCA (LiNiCoAlO2) – литий-никель-кобальт-алюминий-оксидная АКБ;

• NMC (LiNixMnyCozO2) – литий-никель-марганец-кобальт-оксидная АКБ;

• LFP (LiFePO4) – литий-железо-фосфатная АКБ. 

Об основных достоинствах и недостатках разных типов батарей мы уже писали. Здесь же сосредоточимся на факторах риска для окружающей среды:

• Вредность производства. Особенно касается NCA и NMC, содержащих радиоактивный кобальт и ядовитый марганец;

• Сложность переработки. Полного цикла переработки Li-ion АКБ пока не существует. В лучшем случае из них извлекают часть редкоземельных металлов, в худшем – сжигают или закапывают;

• Накопительный эффект. Вредные вещества из батарей могут попасть в почву и накапливаться в грунтовых водах. Только лития в 1 батарее может быть до 45 кг. 

Только за первое полугодие 2023 года в мире было продано 6,2 млн электромобилей. В Евразии и Северной Америке проблема утилизации отработанных батарей станет острой в 2028-2030 годах. Необходимые нормативно-правовые и регулирующие акты приняты не во всех странах. К примеру, в странах ЕС действует директива 2006/66/ЕС, регулирующая хранение и утилизацию аккумуляторов. Схожие акты действуют в Китае. В большинстве стран утилизацией занимаются только немногочисленные стартапы. Вмешательство государства минимально или отсутствует.  

Раз технологии не поспевают за бюрократами и производителями электрокаров, вот как можно поступить с отработанной батареей уже сегодня:

• Утилизировать и переработать;

• Использовать повторно в другой отрасли;

• Извлечь работающие компоненты батареи;

• Обменять старое изделие на новое.

В первом случае из батарей извлекают все полезное, а остаток отправляют на дальнейшую переработку. Во втором случае АКБ модернизируют под конкретные нужды и продолжают эксплуатацию. В третьем варианте из батареи вынимают работающие ячейки и шины, от остального избавляются. Обмен батарей не решает проблему утилизации, но упрощает регулирование числа изношенных изделий. 

Ключевые задачи: сбор старых АКБ, переработка, рациональное использование полученных материалов. Пока существует лишь одна проверенная технология переработки Li-ion батарей. Она включает такие этапы:

• Демонтаж, разрядка и частичная разборка АКБ;

• Механическая обработка;

• Гидрометаллургическая переработка.

В среднем, за один цикл переработки из батареи можно извлечь 80% материалов. Доля переработанных ценных металлов может составить 95%. Наиболее интересными здесь являются кобальт, никель и марганец. На перерабатывающих заводах их получают в виде сульфатов. Их дальнейшее использование в производстве может оказаться невозможным и металлы надо очистить повторно. А "новый" литий всегда дешевле того, что получают из аккумуляторов

Недостатки существующих технологии ресайклинга:

• Невозможно полностью извлечь полезные материалы;

• Требуются специальные предприятия;

• Низкая производительность подобных предприятий;

• Высокие затраты.

Касательно последнего: гидрометаллургическая переработка требует применения больших объемов дорогих химикатов. Пирометаллургия – менее популярный способ переработки, – более энергозатратная и сильнее влияет на экологию (компоненты батарей фактически сжигают). Жесткий экологический контроль предприятий по переработке АКБ приведет к дополнительному удорожанию получаемых материалов. 

Недостатки повторного использования батарей:

• Сложность объединения батарей разных марок в один накопитель;

• Необходимость применения доп. оборудования – от инверторов до подстанций; 

• Сложность оценки возможных рисков;

• В случае массового распространения – необходимость модернизации ЛЭП и подстанций.

Многие промышленные предприятия и инфраструктурные объекты требуют собственных хранилищ энергии. В основном используются огромные свинцово-кислотные батареи. На смену им могут прийти отработанные Li-ion. 

Единственный реальный недостаток переработки старых батарей – высокие затраты. Как по финансам, так и по времени. Один электромобиль оснащен минимум одной АКБ, а таких авто в мире уже десятки миллионов. К счастью, сегодня у нас есть варианты. Часть батарей можно перепрофилировать, из другой извлечь полезные материалы.