Альянс зеленых наук открывает швейцарскую лабораторию по переработке аккумуляторов
Японская химическая и технологическая компания открыла лабораторию по переработке аккумуляторов в Инновационном парке Швейцарии Биль/Бьенн (SIPBB) в кантоне Берн. В сотрудничестве со Швейцарским центром технологий аккумуляторов компания стремится извлекать катодный материал из использованных литий-ионных аккумуляторов, который можно непосредственно использовать в новых элементах питания. Необходимость отдельной переработки металлов будет устранена.
Лаборатория была открыта в понедельник в присутствии генерального директора GSA Рёхэя Мори и директора SBTC Кристиана Оксенбайна. GSA, базирующаяся в Каваниши, Япония, специализируется на таких областях, как квантовые точки, металлоорганические каркасы (MOF) и глубокие эутектические растворители. Биль должен стать входом компании на европейский рынок. SBTC, в свою очередь, занимается анализом материалов, производством электродов, разработкой и тестированием аккумуляторных элементов, а также переработкой.
Чёрная масса в качестве сырья
Основное внимание уделяется так называемой черной массе. При измельчении и механической обработке батарей, пришедших в негодность, остается темный порошок. Он содержит активные вещества, которые хранят и выделяют энергию внутри элемента. При традиционной переработке отдельные металлы, такие как литий, никель или кобальт, извлекаются с помощью кислот или щелочей. Затем требуется несколько дополнительных этапов обработки для воссоздания катодного материала. В рамках исследовательского проекта SHERLOCK изучается изменчивость черной массы — в зависимости от химического состава элемента, возраста батареи и метода обработки — с целью разработки стандартов качества для этой массы.
GSA стремится сократить эту цепочку. Вместо того чтобы разлагать катодный материал из черной массы на его составляющие элементы, компания перерабатывает этот материал и использует его заново напрямую. Эксперты называют это прямой переработкой. Такой подход предназначен для сокращения количества процессов и ресурсов, необходимых для обработки. При успехе производство новых батарей потребовало бы меньшего количества свежедобытых сырьевых материалов. Однако партнеры не раскрыли точных деталей этого процесса.
Уже есть первоначальные результаты: аккумуляторы с регенерированным катодным материалом от GSA достигли более 90 процентов начальной емкости по сравнению с аккумуляторами аналогичных характеристик с коммерческим материалом. Хотя это звучит многообещающе, речь идет о лабораторных данных, предоставленных участниками. Отсутствуют подробности о количестве циклов зарядки, формате элемента или независимых измерениях. Технология разрабатывается для аккумуляторов на основе никеля-марганца-кобальта и фосфата лития с железом (LFP). Особенно для элементов LFP критически важен экономичный метод, поскольку они не содержат ни никеля, ни кобальта, что значительно снижает экономическую целесообразность извлечения отдельных металлов.
Исследование жизнеспособности
Разделение труда в Билье четко определено: GSA предоставляет свои технологии переработки, в то время как SBTC — один из четырех центров прикладных исследований SIPBB — обеспечивает экспертизу, инфраструктуру и лабораторные помещения. Совместно партнеры будут изучать обработанные материалы, изготавливать из них электроды и элементы батарей, а также проводить тесты. Конечная цель — оценить возможность масштабирования этого процесса в промышленных масштабах.
На сегодняшний день государственное финансирование остается скромным. Первый этап финансируется за счет гранта на инновации от швейцарского агентства по финансированию Innosuisse. Этот грант покрывает расходы швейцарского исследовательского партнера в размере до 15 000 швейцарских франков (примерно 16 200 евро) и предназначен для проведения технико-экономических обоснований, которые должны быть завершены в течение шести месяцев. Сами партнеры называют это первым шагом к совместным исследованиям.
Европе нужны переработанные материалы
Требования ясны. Регламент ЕС по аккумуляторам предусматривает более высокие показатели восстановления лития, никеля и кобальта, а с августа 2031 года — минимальные доли переработанных материалов в аккумуляторах новых автомобилей. Однако переработка по-прежнему представляет экономические трудности: согласно исследованию Safeloop ЕС, текущие потери составляют примерно 1,90 евро на килограмм аккумуляторной батареи. Процессы с меньшим количеством этапов могут стать решением. Партнеры утверждают, что в масштабах промышленного производства их метод также снизит зависимость от свежедобытых сырьевых материалов и сделает европейские цепочки поставок аккумуляторов более устойчивыми.
Научно-исследовательские институты также ищут партнеров за рубежом. Например, институт Fraunhofer FFB в Мюнстере в начале октября подписал письма о намерениях с южнокорейскими партнерами, касающиеся таких тем, как переработка и внедрение регламента ЕС по аккумуляторам. Компания GSA намерена использовать сеть SIPBB для перехода своих технологий от лабораторных условий к промышленному производству. Остается неясным, можно ли достичь 90-процентной эффективности при более крупных объемах производства.