Έρευνα για την ανακύκλωση μπαταριών

Έρευνα για την ανακύκλωση μπαταριών

Χλοοκοπτικά, ηλεκτρικά αυτοκίνητα, ηλεκτρονικά ποδήλατα ή φωτοβολταϊκές μπαταρίες – πολλές τεχνικές συσκευές και μέσα μεταφοράς είναι πλέον εξοπλισμένα με μπαταρία. "Πρόκειται για τεράστιες ποσότητες μπαταριών και τελικά πόρων που θα ανακυκλωθούν στο άμεσο μέλλον. Ωστόσο, δεν υπάρχει ακόμη επαρκής ικανότητα ανακύκλωσης για αυτό", εξηγεί ο πολιτικός μηχανικός Merle Zorn. Στο Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Εφαρμοσμένων Επιστημών του Münster, ερευνά πώς οι μπαταρίες μπορούν να ανακυκλωθούν πιο αποτελεσματικά. Η έρευνα του Zorn είναι ενσωματωμένη στο συλλογικό έργο DemoSens - ψηφιοποίηση αυτοματοποιημένης αποσυναρμολόγησης και μηχανικής επεξεργασίας μπαταριών ιόντων λιθίου με υποστήριξη αισθητήρων για ανακύκλωση υψηλής ποιότητας. Οι εταίροι του έργου είναι ινστιτούτα στο Πανεπιστήμιο RWTH του Άαχεν. Το έργο διευθύνεται από τη Sabine Flamme από το Ινστιτούτο Υποδομής – Νερό – Πόροι – Περιβάλλον στο Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών του Münster.

Η Zorn έγραψε ήδη τη μεταπτυχιακή της διατριβή στο ερευνητικό πρόγραμμα για την αποσυναρμολόγηση πακέτων μπαταριών από την ηλεκτρονική κινητικότητα. "Οι μπαταρίες εξακολουθούν να αποσυναρμολογούνται με το χέρι. Με τις μεγάλες ποσότητες των λεγόμενων μπαταριών τέλους ζωής που αναμένεται να παραχθούν στο μέλλον, αυτό δεν θα είναι πλέον προσιτό", λέει ο βοηθός ερευνητής. Ως εκ τούτου, στο έργο ανέπτυξε ένα σύστημα ετικετών βασισμένο σε έναν κωδικό QR, ο οποίος, μεταξύ άλλων, περιέχει πληροφορίες για αυτοματοποιημένη αποσυναρμολόγηση. Ένα άλλο σημείο κόλλησης στην ανακύκλωση: Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου περιέχουν διαφορετικά υλικά καθόδου - απαραίτητο συστατικό για τη λειτουργία μιας μπαταρίας - όπως νικέλιο-μαγγάνιο-κοβάλτιο (NMC) ή φωσφορικό σίδηρο λιθίου (LFP). «Η γνώση αυτής της υποκατηγορίας είναι ζωτικής σημασίας, διότι, για υψηλή απόδοση, η διαδικασία ανακύκλωσης πρέπει να είναι προσαρμοσμένη με ακρίβεια στο αντίστοιχο υλικό καθόδου». Ωστόσο, πληροφορίες σχετικά με αυτό δεν σημειώνονται ακόμη στις μπαταρίες. «Έχουμε λοιπόν ενσωματώσει πληροφορίες για όλες τις πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται στην ιδέα της επισήμανσης». Επί του παρόντος, η Επιτροπή της ΕΕ επεξεργάζεται έναν κανονισμό που απαιτεί από τους κατασκευαστές να παρέχουν αυτού του είδους τις ετικέτες πληροφοριών. Η ιδέα του Zorn παρέχει προτάσεις για την επέκταση αυτής της ετικέτας με πληροφορίες για αυτοματοποιημένη αποσυναρμολόγηση.

Ο απόφοιτος του FH ερευνά επί του παρόντος πώς να βελτιώσει την απόδοση των εργοστασίων ανακύκλωσης μπαταριών ιόντων λιθίου και συνεπώς την ποιότητα των υλικών που ανακτώνται. «Εμείς στο Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών του Münster εστιάζουμε στην πρώιμη, καθαρή ανάκτηση χαλκού και αλουμινίου, καθώς κατά τα άλλα υπάρχει μικρή εστίαση σε αυτό στη συνεχιζόμενη έρευνα για την ανακύκλωση μπαταριών». Τα δύο μέταλλα βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία της μπαταρίας του ηλεκτρικού οχήματος. Για παράδειγμα, το υλικό καθόδου εφαρμόζεται σε φύλλο αλουμινίου και το υλικό ανόδου εφαρμόζεται σε φύλλο χαλκού. Το περίβλημα των μπαταριών και των στοιχείων είναι συχνά κατασκευασμένο από αλουμίνιο. Χάλκινες ράγες αγωγών συνδέουν τις κυψέλες και μεταφέρουν ηλεκτρισμό από την μπαταρία στον κινητήρα του αυτοκινήτου. Στην ανακύκλωση, ο χαλκός και το αλουμίνιο μέχρι τώρα υπήρχαν κυρίως ως μείγμα. Αυτό σημαίνει ότι το αλουμίνιο συνήθως χάνεται στη διαδικασία ανακύκλωσης.