24.11.2023 1960

Что делают с батареями старых электрокаров

~ 13 мин.

В 2022 ГОДУ ИЗ ВСЕГО ОБЪЕМА ПРОДАННЫХ АВТО В МИРЕ 10% СОСТАВИЛИ ЭЛЕКТРОКАРЫ (EV). ПРОДАЖИ EV ВЫРОСЛИ НА 68% ОТНОСИТЕЛЬНО ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО ГОДА. САМЫЙ ДОРОГОЙ КОМПОНЕНТ ТАКОГО ТРАНСПОРТА – ЭТО ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ БАТАРЕЯ, КОТОРАЯ СЛУЖИТ НЕ БОЛЕЕ 10-15 ЛЕТ. ПРИ ЭТОМ СРЕДНЕСТАТИСТИЧЕСКИЙ ВОДИТЕЛЬ ОБНОВЛЯЕТ АВТО РАНЬШЕ ЭТОГО СРОКА. ДАВАЙТЕ УЗНАЕМ, ЧТО ДЕЛАЮТ С БАТАРЕЯМИ СТАРЫХ ЭЛЕКТРОКАРОВ.

ЧЕМ ОПАСНЫ БАТАРЕИ 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. 

Активная добыча материалов для Li-ion батарей приводит к опустошению целых регионов. К примеру, литий добывают в основном гидроминеральным способом. Водные запасы в местах такой добычи быстро истощаются и их целые регионы превращаются в пустыни. Снизить техногенную нагрузку на среду можно двумя путями. Первый: перейти на рудный способ добычи лития. Второй: внедрить технологию очистки задействованной в добыче воды.

ЧТО ДЕЛАЮТ СО СТАРЫМИ АККУМУЛЯТОРАМИ

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. 

УТИЛИЗАЦИЯ И ПЕРЕРАБОТКА

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. 

ПОВТОРНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ДРУГИХ ОТРАСЛЯХ

Считается, что аккумуляторы с емкостью 75% от номинала и меньше нельзя эксплуатировать в электромобилях. Однако им еще можно найти применение в других отраслях. Существуют такие варианты:

 

  • Установка в другом транспорте. Пример: вилочные погрузчики с батареями Audi на складах концерна;

  • Зарядная станция. Пример: станции EVGo из отработанных батарей;

  • Сетевое накопители (хранилища) электроэнергии. Пример: хранилища компании B2U;

  • Павербанк для дома. Пример: “банки” компании Nissan из старых Leaf.

 

Если для отрасли характерны значительные скачки энергопотребления в течение дня, то с помощью старых батарей можно стабилизировать потребление. А дальнейшее развитие зеленой энергетики кажется невозможным без технологий аккумулирования энергии. Вот как это должно выглядеть в солнечной энергетике: днем заряжаемся от солнца, ночью потребляем энергию из батарей.

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. 

ПОДВОДЯ ИТОГИ

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.