Αγορά ανακύκλωσης, δυνατότητες και ευκαιρίες
Καθώς αυξάνεται η κατανάλωση μπαταριών ιόντων λιθίου, θα υπάρχει επίσης αύξηση στις χρησιμοποιημένες μπαταρίες. Εάν αγνοηθεί, μπορεί να αποτελέσει κίνδυνο για την υγεία και το περιβάλλον. Δεν είναι ο μόνος κίνδυνος για την υγεία μας, αλλά μπορεί επίσης να χάσουμε μερικά πολύτιμα μέταλλα από τις χρησιμοποιημένες μπαταρίες.
Η ανακύκλωση των μετάλλων και άλλων φυσικών πόρων από μια χρησιμοποιημένη μπαταρία μέσω μηχανικών και μεταλλουργικών διεργασιών είναι η καλύτερη επιλογή για χρήση αυτών των χρησιμοποιημένων μπαταριών. Το εξαγόμενο περιεχόμενο μπορεί να επαναχρησιμοποιηθεί για την παραγωγή περισσότερων μπαταριών.
Τεχνολογία μπαταρίας ιόντων λιθίου
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι συσκευές αποθήκευσης ενέργειας που μετατρέπουν τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.
Ένα μονό στοιχείο (κελί) αποτελείται από δύο ηλεκτρόδια:
– ένα θετικό ηλεκτρόδιο ή μια κάθοδο,
– ένα αρνητικό ηλεκτρόδιο ή μια άνοδο.
Μεταξύ των 2 ηλεκτροδίων, ένα διαχωριστικό στρώμα που αποτελείται από έναν ηλεκτρολύτη που επιτρέπει την κίνηση των ηλεκτρονίων ή των ιόντων.
Βασικά, υπάρχουν 2 τύποι μπαταριών
- Πρωτεύουσες ( Μιας χρήσης – Μη επαναφορτιζόμενες)
- Δευτερεύουσες (Πολλαπλών Χρήσεων – Επαναφορτιζόμενες )
Οι πρωτεύουσες είναι επίσης γνωστό ως μπαταρίες μιας χρήσης που δεν μπορούν να επαναφορτιστούν.
Οι δευτερεύουσες μπαταρίες μπορούν να φορτιστούν και να επαναφορτιστούν και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου ανήκουν σε αυτόν τον τύπο.
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποτελούνται από πέντε πρωτογενή μέταλλα
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου αποτελούνται από πέντε πρωτογενή μέταλλα όπως:
- Αλουμίνιο,
- Χαλκός,
- Κοβάλτιο,
- Σίδηρος
- Λίθιο.
- Οι μπαταρίες LCO έχουν το υψηλότερο μερίδιο αγοράς 37% επειδή χρησιμοποιούνται κυρίως σε μικρές φορητές συσκευές, όπως κινητά τηλέφωνα, tablet, φορητούς υπολογιστές και κάμερες.
- Οι μπαταρίες τύπου NMC χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον σε ηλεκτρικά οχήματα και ιατροτεχνολογικά προϊόντα και κατατάσσονται στο δεύτερο υψηλότερο με μερίδιο αγοράς 29%.
- Οι μπαταρίες τύπου NCA χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον σε ηλεκτρικά οχήματα Τesla και σημαίνουν μπαταρία λιθίου Νικελίου Κοβαλτίου με βάση το οξείδιο αλουμινίου (LiNiCoAlO2). Επίσης, οι μπαταρίες NCA γίνονται ολοένα και πιο σημαντικές σε εφαρμογές αποθήκευσης εντός δικτύου και εδάφους ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι διάφοροι τύποι μπαταριών ιόντων λιθίου
- LCO (LiCoO2)
- NMC (LiNiMnCoO2)
- LMO (LiMn2O4)
- NCA (LiNiCoAlO2)
- LFP (LiFePO4)
Στην παγκόσμια αγορά, οι μπαταρίες που χρησιμοποιούνται συνήθως είναι μπαταρίες NMC, NCA και LFP.
Η διάρκεια ζωής των μπαταριών NMC είναι 2-3 χρόνια, ενώ οι μπαταρίες LFP διαρκούν για 5-7 χρόνια. Οι μπαταρίες NMC & NCA χρησιμοποιούνται όλο και πιο συχνά τα τελευταία 3-4 χρόνια στην αγορά, ειδικά σε EV. Ωστόσο, οι μπαταρίες LFP άρχισαν να κερδίζουν περισσότερο ενδιαφέρον στην αγορά γενικότερα.
Επί του παρόντος, οι ερευνητές εργάζονται σε μια αναλογία χημείας 8: 1: 1 των μπαταριών NMC για να μειώσουν την τιμή μειώνοντας το μερίδιο του κοβαλτίου στο συνολικό μείγμα μπαταριών.
Η άνοδος αποτελείται από φύλλο χαλκού που καλύπτεται από λεπτό στρώμα άνθρακα ενώ η κάθοδος περιέχει μέταλλα αλουμινίου, κοβαλτίου και λιθίου. Από αυτά, το κοβάλτιο και το νικέλιο είναι σπάνια μέταλλα και διατίθενται σε επιλεγμένες περιοχές του κόσμου.
Αυτά τα μέταλλα αντιστοιχούν στο 50-60% του κόστους των μπαταριών ιόντων λιθίου και εάν τυχόν αλλαγές στην τιμή αυτών των μετάλλων θα επηρεάσουν άμεσα το κόστος των μπαταριών επίσης. Καθώς υπάρχει μεγάλη ζήτηση για μπαταρίες ιόντων λιθίου για 4-5 χρόνια, η τιμή αυτών των μετάλλων αυξάνεται επίσης αναλογικά.
Επικρατέστεροι Τύποι μπαταριών ιόντων λιθίου
- Οι πιο συνηθισμένοι τύποι μπαταριών ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται σήμερα είναι οι Λιθίου, οξειδίου Κοβαλτίου (LCO) και οι Λιθίου οξειδίου Νικελίου Μαγγανίου Κοβαλτίου (NMC).
- Οι LCO έχει το υψηλότερο μερίδιο αγοράς 37%, επειδή είναι κυρίως μικρές φορητές συσκευές, όπως κινητά τηλέφωνα, tablet, φορητοί υπολογιστές και κάμερες.
- Οι NMC χρησιμοποιούνται κυρίως σε ηλεκτρικά οχήματα και ιατροτεχνολογικά προϊόντα και κατατάσσονται στη δεύτερη υψηλότερη αγορά με μερίδιο 29%.
Όπως φαίνεται από το παραπάνω γράφημα, η ανακύκλωση θα μπορούσε να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο καθώς η ποσότητα κοβαλτίου που ανακτήθηκε από την ανακύκλωση της μπαταρίας NMC (1: 1: 1) μπορεί τώρα να χρησιμοποιηθεί για την ενεργοποίηση τριών μπαταριών NMC (8: 1: 1) τα επόμενα χρόνια
Ποια είναι η ανάγκη για ανακύκλωση;
Οι κατασκευαστές μπαταριών καταβάλλουν προσπάθειες για τη δημιουργία μεγάλων εγκαταστάσεων για την παραγωγή προσιτών μπαταριών για πώληση και χωρητικότητας σε μεγάλο αριθμό.
Αλλά εδώ, υπάρχει ένα ακόμη πράγμα που πρέπει να ληφθεί υπόψη, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας και όταν τελειώνουν τη ζωή τους αφού χρησιμοποιήσουν αυτό που τους συμβαίνει.
Πρώτον, προσφέρουν περιορισμένη διάρκεια ζωής και μπορούν να εκτελέσουν 500 έως πάνω από 10.000 κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης ανάλογα με την τεχνολογία της χημείας, το μέγεθος, τη διαμόρφωση και τον σκοπό.
Οι φορητές μπαταρίες που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης και τα ηλεκτρικά εργαλεία είναι σε μεγαλύτερες ποσότητες και μια μεγάλη ποσότητα αποθέματος μπορεί να ληφθεί από τους ιστότοπους τηλεπικοινωνιών.
Όταν ο κόσμος προσβλέπει στη μετάβαση σε Ηλεκτρικά οχήματα (EV) και άλλα προϊόντα ιόντων λιθίου, το μέγεθος παραγωγής αναμένεται επίσης να είναι πολύ υψηλό. Η παραγωγή τεράστιων ποσοτήτων μπαταριών θα οδηγήσει σε αύξηση των “νεκρών” μπαταριών που πρέπει να ανακυκλωθούν με αποτελεσματικό τρόπο.
Καθώς αυξάνεται η παραγωγή, η αύξηση της παγκόσμιας κατανάλωσης πρώτων υλών μπαταριών ιόντων λιθίου, όπως κοβάλτιο, λίθιο και χαλκός αναμένεται επίσης να αυξηθεί κατά 20 φορές έως το 2030.
Τα αποθέματα και η προμήθεια αυτών των μετάλλων βρίσκονται σε επιλεγμένες περιοχές του κόσμου κυρίως εκτός Ευρώπης, καθιστώντας τα σπάνια διαθέσιμα μέταλλα. Επομένως, η ανακύκλωση αυτών των πολύτιμων μετάλλων από χρησιμοποιημένες μπαταρίες είναι πολύ σημαντική ειδικά για χώρες όπως η Ευρώπη, η οποία εξαρτάται πλήρως από τις εισαγωγές για αυτά τα μέταλλα.
Ζημιά στην υγεία και το περιβάλλον;
Λόγω της μεγάλης ποσότητας βαρέων μετάλλων όπως ο χαλκός, το νικέλιο και οι οργανικές χημικές ουσίες ενδέχεται να μολύνουν το έδαφος και το νερό, εάν απορρίπτονται με τα αστικά απόβλητα που οδηγούν σε χώρους υγειονομικής ταφής.
Εάν δεν αντιμετωπιστεί σωστά. Το λίθιο μπορεί να προκαλέσει κινδύνους για την υγεία των ανθρώπων και των ζώων. Απορροφάται και συσσωρεύεται σε βρώσιμα φυτά και μπορεί να εισέλθει στην τροφική αλυσίδα που μπορεί να προκαλέσει διάφορα γενετικά, αναπαραγωγικά και γαστρεντερικά προβλήματα.
Επομένως, για να μειωθεί η εξάρτηση της Ευρώπης από τις εισαγωγές μετάλλων μπαταριών ιόντων λιθίου, η ανακύκλωση χρησιμοποιημένων μπαταριών για την εξαγωγή πολύτιμων μετάλλων έχει πλήρη επιχειρηματική σημασία.
Η δεύτερη διάρκεια ζωής της μπαταρίας
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρικά οχήματα (EV) έχουν διάρκεια ζωής μικρότερη των 10 ετών. Μετά από διάρκεια 5 έως 8 ετών, η ισχύς που παράγεται από τις μπαταρίες δεν επαρκεί για να επιτύχει ένα EV την επιθυμητή αυτονομία. Επομένως, αυτές οι μπαταρίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για άλλες δευτερεύουσες εφαρμογές, καθώς αυτές οι «χρησιμοποιημένες» μπαταρίες διατηρούν ακόμη το 70% – 80% της αρχικής χωρητικότητας και μπορούν να λειτουργήσουν για αρκετά χρόνια.
Μπορεί να χρησιμοποιηθούν για:
- Διαχείριση ηλεκτρικής ενέργειας για οικιστικούς και εμπορικούς χώρους
- Σταθεροποίηση δικτύου ισχύος (ενίσχυση της μέγιστης ισχύος)
- Σύστημα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας παρέχοντας αποθήκευση
Lithium-ion battery technology & recycling market, potential & opportunity in India – Promoting Eco Friendly Travel (electricvehicles.in)
