Newswise – برای انتقال موفق انرژی پاک در ایالات متحده، تولید خودروهای الکتریکی (EV). باتری ها باید رشد قابل توجهی داشته باشد. اما ایالات متحده به شدت به سایر کشورها برای این مواد متکی است و در برابر اختلالات زنجیره تامین آسیب پذیر است.
آزمایشگاه ملی آرگون (DOE) وزارت انرژی ایالات متحده اخیراً همکاری خود را با تویوتا موتور آمریکای شمالی آغاز کرده است که می تواند وابستگی کشور به منابع خارجی مواد باتری را کاهش دهد.
«بازیافت مستقیم در تولید باتری یک پیشرو است. چندین استارتاپ با پروژه های آزمایشی کوچک در دست اجرا هستند. اما استقرار در مقیاس تجاری هنوز به نوآوری های جدید نیاز دارد
Argonne، موسسه تحقیقاتی تویوتا آمریکای شمالی و گروه راهکارهای چرخه عمر باتری تویوتا در حال بررسی یک رویکرد نوآورانه برای بازیافت اجزای باتری هستند. در صورت موفقیت، این تلاش می تواند زنجیره های تامین باتری داخلی را قوی تر و دایره ای تر کند. این به نوبه خود می تواند استقرار سریع وسایل نقلیه الکتریکی در ایالات متحده را امکان پذیر کند
فرآیند بازیافت ارزان‌تر و کم‌هزینه‌تر
امروزه با اکثر باتری های بازیافتی، ساختار شیمیایی اجزای باتری های پایان عمر از مواد خام مورد استفاده در ساخت جدا شده است. برخلاف این رویکرد سنتی، تکنیکی به نام بازیافت مستقیم، اجزای مورد استفاده را با دقت استخراج می کند باتری ها. ساختار اصلی اجزاء حفظ شده است. اگر به خوبی انجام شود، تولیدکنندگان می توانند از قطعات مجددا استفاده کنند.
بازیافت مستقیم چگونه می تواند به زنجیره های تامین مواد داخلی کمک کند؟ کاتدها (الکترودهای مثبت) ج باتری ها دارای شیمی پیچیده در نتیجه فرآیندهای ساخت آنها گران است و زباله زیادی تولید می کند. با نجات کاتدها از پایان عمرشان باتری ها، بازیافت مستقیم می تواند هزینه های تولید و ضایعات را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. همچنین می تواند نیاز به مواد اولیه اولیه را کاهش دهد.
آلبرت لیپسون، دانشمند ارشد مواد Argonne، گفت: بازیافت مستقیم در خط مقدم تولید باتری قرار دارد. چندین استارت آپ با پروژه های آزمایشی کوچک در دست اجرا هستند. اما استقرار در مقیاس تجاری هنوز به نوآوری های جدید نیاز دارد.
استفاده از فرآیند بازیافت مستقیم Argonne در باتری های تویوتا
آرگون و تویوتا موتور آمریکای شمالی توافقنامه تحقیق و توسعه مشترکی را برای توسعه یک فرآیند مستقیم برای بازیافت کاتدها در لیتیوم یون امضا کردند. باتری ها، که در وسایل نقلیه الکتریکی رایج است. به طور خاص، تیم به بررسی کاتدهای ساخته شده از نیکل، منگنز و کبالت پرداخت.
این همکاری از یک فرآیند بازیافت مستقیم کارآمد و در انتظار ثبت اختراع است که توسط شرکت مستقر در آرگون توسعه یافته است. مرکز ReCell. در این فرآیند از آهنربا برای جداسازی کاتدها و آندها (الکترودهای منفی) استفاده می شود. باتری ها.
تویوتا هم یک خودروی الکتریکی هیبریدی پلاگین تویوتا را در اختیار Argonne قرار می دهد باتری ها.
«علاوه بر بازیافت پایان عمر باتری هاما همچنین علاقه مند به بازیافت موارد جدید هستیم باتری هالیپسون گفت. «تولیدکنندگان برخی سلول‌های باتری را تولید می‌کنند که آزمایش‌های کیفی را پشت سر نمی‌گذارند. ما به طور بالقوه می‌توانیم نشان دهیم که تولیدکنندگان می‌توانند کاتدها را از سلول‌های آسیب‌دیده استخراج کرده و دوباره آنها را در فرآیند تولید خود قرار دهند. این قابلیت می تواند منجر به صرفه جویی زیادی در هزینه شود.»
محققان آرگون مرکز تحقیقات مواد مهندسی (MERF) فرآیند بازیافت مستقیم ReCell را روی سلول های باتری تویوتا اعمال می کند و مواد کاتد را استخراج و بازسازی می کند. این تیم جنبه‌های مختلف عملکرد کاتدها – مانند ظرفیت، طول عمر و امپدانس (نوعی مقاومت در برابر جریان الکتریکی) – را در سلول‌های سکه آزمایش خواهند کرد.
اگر سلول ها به خوبی کار کنند، محققان MERF فرآیند بازیافت را افزایش خواهند داد. سپس مرکز تحلیل، مدل‌سازی و نمونه‌سازی سلولی آرگون کیسه‌های بزرگ‌تری از کاتدهای استخراج‌شده می‌سازد و عملکرد سلول‌ها را آزمایش می‌کند. به موازات آن، تویوتا از امکانات تحقیقاتی خود برای ساخت و آزمایش سلول ها استفاده خواهد کرد.
این تیم عملکرد کاتدهای بازیافتی را با عملکرد کاتدهای جدید و بکر مقایسه خواهد کرد. این تیم همچنین از Argonne استفاده خواهد کرد مدل EverBatt برای ارزیابی هزینه ها و اثرات زیست محیطی اجرای فرآیند بازیافت مستقیم تویوتا باتری ها.
لیپسون گفت: “هدف ما این است که ثابت کنیم این فرآیند می تواند کاتدهای با کارایی بالا را مقرون به صرفه کند و در عین حال مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهد.” “اگر ما موفق شویم، تولیدکنندگان خودروهای برقی و باتری به طور بالقوه می توانند این فرآیند را تجاری کنند.”
این پروژه تحقیقاتی بخشی از مرکز ReCell است که توسط دفتر فناوری خودرو DOE پشتیبانی می شود.
شرکت هایی که علاقه مند به همکاری با Argonne برای بهبود بازیافت باتری و زنجیره تامین هستند، می توانند تماس بگیرند جف اسپانگنبرگررئیس گروه تحقیق و توسعه بازیافت مواد در Argonne.
