מיחזור סוללות ליתיום-יון

 

מאת אמנון פורטוגלי,מכון חזן-‏7 יולי, 2019

כאשר דנים באחסון חשמל בסוללות ליתיום-יון בקנה מידה גדול, עולים שני טיעונים בתדירות גבוהה: (1) אין מספיק ליתיום, או קובלט, או ניקל בעולם, (2) מה יעשה בסוללות כאשר תגמר תקופת חייהן.

הפתרון הברור לשני הטיעונים הוא מיחזור הסוללות, אלא שלטענת רבים וטובים אין עדיין טכנולוגיות מיחזור יעילות ומוכחות.

מסתבר שהמצב הפוך, יש טכנולוגיות מיחזור יעילות ומוכחות, ויש מיחזור של סוללות ליתיום יון בקנה מידה גדול בסין ובקוריאה הדרומית.  אבל לא רק בדרום מזרח אסיה, גם בארצות המערב ממחזרים סוללות ליתיום-יון.

חברת Li-Cycle  מקנדה טוענת שאפשר להשיג 100% מיחזור מסחרי בסוללות ליתיום- יון כולל מיחזור קובלט.

"Canada’s Li-Cycle says 100% recycling commercially achievable for Li-ion batteries, including cobalt"
חברת Fortum מפינלנד מפרסמת שהיא יכולה למחזר יותר מ-80% מהחומרים בסוללות ליתיום-יון. שתהליך המיחזור התעשייתי שלה מאפשר למחזר את הקובלט, מנגן, וניקל מהסוללות לשימוש חוזר בייצור סוללות חדשות.

"We are able to recycle over 80% of lithium-ion battery materials. Our industrial-scale, low-CO2 process allows us to recover the cobalt, manganese and nickel from the battery for reuse in producing new batteries."

"Fortum achieves the 80% recycling rate……The hydrometallurgical recovery process allows cobalt, lithium, manganese and nickel to be recovered from batteries and delivered to battery manufacturers for reuse in the production of new batteries."

דוח על מיחזור ושימוש חוזר של סוללות ליתיום-יון, שהוזמן על ידי סוכנות האנרגיה השבדית ופורסם לאחרונה, מצא כי סוללות ליתיום-יון ממוחזרות הרבה יותר ממה שאנשים רבים חושבים. לפי הדו"ח, התפיסה המקובלת כי מיחזור כמעט ואינו קורה, שגויה. יותר מ -70% של החומרים בסוללות ליתיום יון ממוחזר כיום עם ניצולת גבוהה, ע"י חברות רבות בסין ובדרום קוריאה.

בשנה שעברה (2018) כ- 97,000 טון של סוללות ליתיום-יון עברו תהליכי מיחזור, ויותר מ 1 GWh (מיליון קוט"ש) של סוללות במחזור חיים שני, עם חומרים ממוחזרים, פועלות בפתרונות גיבוי, אחסון אנרגיה והתקנים ניידים.

סין ודרום קוריאה הם המובילות בכלכלה המעגלית (ממחזרת) המתפתחת של ליתיום, עם כ 67,000 טון ממוחזרים בסין, ו- 18,000 טון ממוחזרים בדרום קוריאה,

על פי מחבר הדו"ח, הנס אריק מלין, תפיסות מוטעות רבות ותצפיות לקויות נעשות סביב מיחזור ליתיום. נתון שמצוטט לעתים קרובות ש- 5% של סוללות ליתיום יון ממוחזרות, אינו עדכני, והוא מלפני תשע שנים, אך חזר על עצמו לאורך השנים.

לדברי מלין, שיעור מיחזור סוללות ליתיום-יון גבוה משמעותית מ- 5%. לדבריו "רק בגלל ששיעור המיחזור של סוללות ליתיום-יון נמוך באירופה זה לא אומר כי שיעור המיחזור הוא נמוך בעולם."

“just because the recycling rate of lithium-ion batteries is low in Europe it does not mean that the recycling rate is low globally.”

הדוח מצא כי יותר מ -300 מחקרים בסיסיים נערכו ברחבי העולם על הפרדת החומרים בסוללות משומשות ושימוש חוזר בחומרים לייצור קתודות לסוללות חדשות.  70% מהמחקרים הללו בוצעו במפעלי המחיזור בסין ובדרום קוריאה, ומצאו כי ניתן למחזר ביעילות גבוהה את כל החומרים הפעילים, כולל ליתיום.

עם זאת, רוב המחקרים בוצעו על סוללות ליתיום קובלט אוקסיד LCO וליתיום-ניקל-מנגן-קובלט NMC. מספר מועט של מחקרים נעשו על סוללות ליתיום מנגן אוקסיד LMO, ליתיום ברזל פוספט LFP, וליתיום-ניקל-קובלט-אלומיניום אוקסיד NCA.  כלומר, כמה סוגים של סוללות הנמצאות בשימוש שוטף במערכות אחסון חשמל נייחות, עדין אינן מכוסות  בצורה מקיפה.

מלין טוען שמאחר ותהליכי מיחזור יעילים קיימים למיחזור יעיל, המחקר צריך להתמקד יותר בהליכים להעברת הסוללות המשומשות בסוף החיים End of life batteries   לשרשרת האספקה ​​של המיחזור.

כמה ממצאים מעניינים בדו"ח כוללים:

·        סוללות במכשירים ניידים דורשות מיון, אשר יכול לדרוש זמן רב, בעוד סוללות ממכוניות חשמליות ומארזי סוללות תעשייתיות המשמשים לאחסון חשמל ברשת דורשים רמה מיומנות גבוהה יותר להכנה למיחזור בשל הגודל שלהם, והרמה הגבוהה יותר של העבודה הנדרשת להכנת הסוללות לתהליך המיחזור.

·        חלק ניכר מהסוללות למכשירים אלקטרוניים ניידים ולסוגים אחרים של מכשירים, מיוצאות מאירופה בסוף חייהן לסין או לדרום קוריאה.

·        יותר מ- 50 חברות ברחבי העולם ממחזרות סוללות ליתיום-יון ברמה כלשהי. חברות אלה נמצאות בסין. דרום קוריאה, באיחוד האירופי, יפן, קנדה וארצות הברית.

·        יותר מ- 30 מחברות אלה נמצאות בסין, וממחזרות הן סוללות ישנות והן פסולת הייצור.

לקריאה נוספת

http://www3.weforum.org/docs/GBA_EOL_baseline_Circular_Energy_Storage.pdf

https://www.energy-storage.news/news/batteries-all-active-materials-including-lithium-can-be-recycled-with-high

https://www.linkedin.com/pulse/state-of-the-art-lithium-ion-battery-reuse-recycling-research-melin/

https://www.apnews.com/ad7fad9b73634219bd5a67e10391881b

https://www.energy-storage.news/news/canadas-li-cycle-claims-100-materials-recovery-commercially-acheivable

https://www.fortum.com/products-and-services/recycling-waste/recycling-services-and-products/lithium-ion-battery-recycling-solution

Innovation boosts lithium-ion battery recycling rate to over 80%

אמנון פורטוגלי

מודעות פרסומת