Co se starými lithiovými bateriemi?

Současná globální snaha elektrifikovat dopravu (v zájmu ochrany klimatu) i snaha vyřešit skladování energie z obnovitelných zdrojů přináší jeden velký problém, o kterém se zatím příliš nemluví. Co se všemi starými lithiovými bateriemi? Dají se recyklovat?

Ačkoliv tlaky na zpomalení přechodu k elektromobilitě nepolevují, proces samotný už je nezvratný. Evropský parlament schválil zákaz prodeje nových aut se spalovacími motory od roku 2030 teprve letos začátkem června, ale například koncern Stellantis, který sdružuje třináct světových značek od Peugeotu, Fiatu a Opelu, přes Jeep a Chrysler až k Alfě Romeo a Maserati, oznámil stejný záměr už v březnu. Později se připojila Audi, která chce do roku 2033 skončit prodej aut se spalovacími motory dokonce globálně, a nejnověji oznámil stejný plán s termínem realizace v roce 2035 i General Motors. Agentura Bloomberg NEF odhaduje, že do roku 2040 budou celosvětově dvě třetiny prodaných osobních vozidel na elektrický pohon.

Li-Ion

Má to však jeden háček. Lithium-iontové baterie, které jsou nejrozšířenějším zdrojem energie v elektroautech, se velmi obtížně recyklují. Tradiční postup užívaný u olověných baterií, kdy se jejich části rozdrtí a roztaví nebo rozpustí v kyselině, totiž u lithiových baterií složených z mnoha různých částí nefunguje, takže celosvětově se jich nyní recykluje jen 5 %. Problém představuje i jejich demontáž, která se dosud provádí téměř výlučně ručně. Nezanedbatelná je i skutečnost, že baterie mají ve chvíli, kdy se podle pravidel výrobců aut musí vyměnit, zbytkovou kapacitu ještě více než 80 %.

Řada automobilek a různých vědeckých laboratoří a technologických firem v celém světě proto v současné době pracuje nejen na nových metodách recyklace baterií, ale hledají i technologie jejich demontáže a možnosti dalšího využití po skončení životnosti v autech.

Pracuje se na metodách recyklace

Mezi průkopníky recyklace lithiových baterií patří kanadská společnost Li-Cycle, která vyvinula unikátní technologii, díky níž dokáže z použitých článků získat i prvky, jejichž recyklace dosud nebyla možná. Jde o kombinaci speciálního postupu při demontáži a následného hydrometalurgického procesu, jehož výsledkem je separace až 95 procent původního materiálu do stavu, který umožňuje jeho další použití. Na základě této technologie vznikl společný podnik, jehož dalšími členy jsou vedle Li-Cycle jihokorejský bateriový obr LG Energy Solution a americká automobilka General Motors, a který plánuje výstavbu recyklačních továren v korejské provincii Chungcheong a u polského města Vratislav (Wroclaw).

Další jihokorejskáspolečnost, SK Group, nedávno zahájila zkušební provoz závodu na recyklaci kovů z použitých baterií v Tedžonu, což je páté největší jihokorejské město a centrum strojírenského průmyslu. Firma také vyvinula vlastní technologii recyklace. Je založena na použití hydroxidu lithného a chráněna 54 patenty. SK Group očekává, že v roce 2025 bude z této činnosti generovat zisk kolem 239 milionů USD.

Druhý život – používat dál, ale jinde

Japonská automobilka Nissan, jejíž model Leaf byl už v roce 2010 jedním z prvních komerčně úspěšných elektromobilů, začala používat v automaticky řízených vozidlech, která dopravují výrobní díly mezi továrnami, vyřazené baterie právě z tohoto modelu. Použití stejných baterií se v Japonsku testuje také v jednotkách nouzového napájení signalizace na železničních přejezdech. Ve srovnání s olověnými bateriemi se nabíjejí pouze třetinu doby, jsou odolnější, umožňují dálkovou kontrolu a vydrží v průměru 10 let ve srovnání se 3 až 7 lety u standardní baterie.

Automobilka Audi ve spolupráci s německým energetickým gigantem RWE testuje 4,5MWh bateriový úložný systém, který se skládá z 60 lithium-iontových baterií z programu vývoje vozidel Audi e-tron. Technologie bude sloužit jako dočasné úložiště v přečerpávací vodní elektrárně v nádrži Hengsteysee u Dortmundu. Experti RWE počítají, že zkušenosti z tohoto projektu uplatní i v dalších případech, protože trh s bateriemi druhé životnosti dosáhne podle jejich odhadu do roku 2030 v Evropě 8 GWh a do roku 2035 až 76 GWh. Potvrzuje to i studie společnosti SNE Research, podle které počet vyřazených elektrických vozidel vzroste globálně z 540 000 v roce 2025 na více než 46 milionu v roce 2040. Odpad z baterií se ve stejném období zvýší více než 80krát a trh s recyklovanými bateriemi vzroste z 26 GWh v roce na 1 606 GWh.

Odpad, který není odpad

Pozadu samozřejmě není Čína s největším světovým trhem elektromobilů. Společný podnik POSCO HY Clean Metal chce ještě letos dokončit stavbu výrobní linky na recyklaci baterií za 94 milionů USD a CATL, největší čínský a zároveň světový výrobce baterií, oznámil, že utratí téměř 5 miliard USD na vybudování zařízení na recyklaci baterií v provincii Chu-pej. Spolupracovat bude s německým výrobcem automobilových dílů ZF Group a společností BASF.

Trh s odpadními bateriemi roste i v USA. Už zmíněné společnosti Li-Cycle a LG EnergySolutions kromě závodu v Koreji zahájily také výstavbu recyklační továrny v hodnotě asi 175 milionů USD v Rochesteru ve státě New York. Otevřít by se měla příští rok a stane se největším závodem svého druhu v Severní Americe. Výstavbu recyklační linky na baterie plánuje také společnost Redwood Materials, kterou založil spoluzakladatel Tesly J. B. Straubel. Na investici kolem 1 miliardy USD se budou podílet automobilky Ford a Volvo.

České nápady

Hledáním tzv. „druhého života“ baterií, které už nejde používat v elektromobilech, se zabývají i některé firmy v Česku. Automobilka Škoda testuje u jednoho svého prodejce použití vysloužilých článků jako úložiště přebytků z výroby fotovoltaických panelů. Společnost NanoPower, mezi jejíž akcionáře také patří mladoboleslavská automobilka, zase používá ve svém provozu „second life“ bateriové úložiště o kapacitě 80 kWh sestavené z vyřazených baterií, které původně fungovaly v AGV robotech v továrnách Porsche.

Zdroje:

https://www.bbc.com/future/article/20220105-lithium-batteries-big-unanswered-question

https://www.smart-energy.com/storage/rwe-and-audi-create-second-life-ev-battery-energy-storage-system/

https://www.energy-storage.news/decommissioned-audi-ev-batteries-used-in-4-5mwh-stationary-energy-storage-system-in-germany/

https://global.nissanstories.com/en/releases/used-nissan-ev-batteries-find-new-purpose

https://insideevs.com/news/568640/global-battery-market-2021/

https://www.smart-energy.com/storage/used-nissan-ev-batteries-given-second-life-in-japans-railways/

https://technode.com/2022/02/08/catl-the-biggest-ev-battery-maker-in-the-world-in-2021-with-32-6-of-market-share/

https://www.koreatechtoday.com/sk-innovations-eco-friendly-battery-recycling-tech-earns-us-verification/

http://www.businesskorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=88294

https://inside.lgensol.com/en/2022/01/gm-and-lg-energy-solution-investing-2-6-billion-to-build-3rd-ultium-cells-manufacturing-plant-in-lansing/

https://www.bloomberg.com/press-releases/2022-04-21/li-cycle-completes-commercial-agreements-with-lg-chem-and-lg-energy-solution-who-have-recognized-li-cycle-as-their-preferred

https://li-cycle.com/in-the-news/li-cycle-leads-the-recycling-of-lithium-ion-batteries-with-high-resource-recovery-technology/

https://www.irozhlas.cz/zivotni-styl/auto/elektroauta-elektromobily-recyklace-udrzitelnost-ekologie-auta_2204021649_kth

https://nanopower.eu/cs/ess/