Green Science Alliance opens Swiss battery recycling lab

Японська хімічна та грінтех-компанія відкрила лабораторію з переробки акумуляторів у Швейцарському інноваційному парку Біель/Б’єнне (SIPBB) у кантоні Берн. У співпраці з Швейцарським центром технологій акумуляторів компанія прагне вилучати катодний матеріал з використаних літій-іонних акумуляторів, який можна безпосередньо використовувати у нових елементах. Необхідність переробки через окремі метали має бути усунена.

Лабораторію було відкрито у понеділок за участю генерального директора GSA Рьохея Морі та директора SBTC Крістіана Оксенбайна. GSA, що має штаб-квартиру в Каваніші, Японія, спеціалізується на таких галузях, як квантові точки, металоорганічні каркаси (MOF) та глибоко еутектичні розчинники. Біель має стати вхідними дверима компанії на європейський ринок. SBTC, у свою чергу, займається аналізом матеріалів, виробництвом електродів, розробкою та тестуванням акумуляторних елементів, а також переробкою.

Чорна маса як сировина

Увага зосереджена на так званій чорній масі. Коли акумулятори наприкінці терміну служби подрібнюються та піддаються механічній обробці, залишається темний порошок. Він містить активні матеріали, які зберігають та вивільняють енергію всередині елемента. Під час традиційної переробки окремі метали, такі як літій, нікель чи кобальт, виділяють за допомогою кислот чи лугів. Для повторного отримання катодного матеріалу потрібно кілька додаткових етапів обробки. У рамках дослідницького проєкту SHERLOCK, метою якого є розробка стандартів якості для чорної маси, досліджується її варіабельність – залежно від хімічного складу елемента, віку акумулятора та методу обробки.

GSA прагне скоротити цей ланцюг. Замість того, щоб розкласти катодний матеріал з чорної маси на його складові елементи, компанія переробляє цей матеріал та використовує його знову безпосередньо. Експерти називають це прямим переробленням. Цей підхід спрямований на економію кроків обробки та ресурсів. У разі успіху виробництво нових акумуляторів потребуватиме меншої кількості сировини, видобутої незадовго до цього. Однак партнери не розголошують точних деталей цього процесу.

Вже є початкові результати: акумулятори з регенерованим катодним матеріалом від GSA досягли понад 90 відсотків початкової ємності порівняно з аналогічними акумуляторами з комерційним матеріалом. Хоча це звучить обнадійливо, це лабораторний показник, наданий учасниками. Бракує деталей щодо кількості циклів заряджання, формату елемента чи незалежних вимірювань. Ця технологія розробляється для акумуляторів на основі нікелю-марганцю-кобальту та літій-залізо-фосфату (LFP). Особливо для елементів LFP критично важливий економічно ефективний метод, оскільки вони не містять ні нікелю, ні кобальту, що робить вилучення окремих металів значно менш економічно доцільним.

Дослідження життєздатності

Розподіл обов’язків у Біелі чітко визначений: GSA надає свої технології переробки, тоді як SBTC – один із чотирьох центрів прикладних досліджень SIPBB – забезпечує експертизу, інфраструктуру та лабораторні приміщення. Разом партнери будуть досліджувати оброблені матеріали, виготовляти з них електроди та елементи та проводити випробування. Кінцевою метою є оцінка того, чи можна масштабувати цей процес у промислових умовах.

Державне фінансування поки що залишається скромним. Першу фазу фінансують за рахунок інноваційного чеку від швейцарського фонду Innosuisse. Це покриває витрати швейцарського дослідницького партнера до 15 000 швейцарських франків (приблизно 16 200 євро) та призначене для досліджень життєздатності, які мають бути завершені протягом шести місяців. Самі партнери називають це першим кроком до спільних досліджень.

Європі потрібні перероблені матеріали

Вимоги є чіткими. Регламент ЄС щодо акумуляторів вимагає вищих показників переробки літію, нікелю та кобальту, а з серпня 2031 року — мінімальних часток перероблених матеріалів у акумуляторах нових автомобілів. Однак переробка залишається економічно складною: згідно з дослідженням Safeloop ЄС, потерї наразі становлять близько 1,90 євро на кілограм акумуляторної батареї. Процеси з меншою кількістю етапів можуть стати рішенням. Партнери стверджують, що у великих масштабах їхній метод також зменшить залежність від свіжовидобутих сировин та зробить європейські ланцюги постачання акумуляторів більш стійкими.

Науково-дослідні установи також шукають партнерів за кордоном. Наприклад, установа Fraunhofer FFB у Мюнстері на початку жовтня підписала листи про наміри з південнокорейськими партнерами щодо таких тем, як переробка та впровадження Регламенту ЄС щодо акумуляторів. GSA планує використати мережу SIPBB для переходу своїх технологій від лабораторії до промисловості. Чи можна досягти 90-відсоткової ефективності також при більших обсягах, залишається невідомим.