EV-batterijen bevatten complexe chemie en veel gebruiken nog steeds edele metalen in hun componenten. Batterijen zijn omvangrijk, zwaar en – aan het begin van het leven van een EV – extreem energie-intensief om te maken. Het grootste deel van de koolstofschuld van een EV komt van de productie van zijn batterij.
Als gevolg hiervan, als EV's echt beter willen zijn dan benzine- of dieselauto's gedurende hun hele levenscyclus - van creatie tot verwijdering - is recycling of hergebruik van lithium-ionbatterijen een noodzaak. Volgens onderzoekers van de universiteiten van Leicester en Nottingham is dit een probleem waarmee momenteel wordt geworsteld. Volgens onderzoekers van de universiteiten van Leicester en Nottingham wordt er meer dan 250.000 ton aan afgedankte batterijcomponenten geproduceerd per miljoen EV's die het einde van hun leven bereiken.
Er wordt echter veel vooruitgang geboekt en hier bekijken we hoe EV-batterijen van afval kunnen worden omgezet in bruikbare grondstoffen.
Eerst en vooral kan volgens Veolia meer dan 90 procent van een EV-batterij worden gerecycled (in de meeste gevallen dichter bij 100 procent). Het enige dat dit cijfer waarschijnlijk zal verlagen, is de economie, aangezien alleen delen van EV-batterijen winst zullen maken voor een recyclingbedrijf. Met regelgeving kunnen bedrijven echter worden verplicht om zoveel mogelijk terug te winnen en dit wordt al gezien door zaken als de EU-batterijrichtlijn, wat betekent dat ten minste 50 procent van een batterij moet worden gerecycled.
Ten tweede zijn er tal van bedrijven in het VK en in de grootste EV-markten die zich al toeleggen op batterijrecycling. RSBruce – een reeds lang gevestigd bedrijf voor de terugwinning van edele metalen – heeft een speciale faciliteit geopend om specifiek met het batterijafval in het VK om te gaan. Het Franse bedrijf Veolia heeft zojuist aangekondigd dat het tegen 2024 een faciliteit zal hebben die 20 procent van het Britse EV-batterijafval kan recyclen. jaar. Er zijn er nog veel meer onderweg.
Ten vierde beginnen fabrikanten zelf verantwoordelijkheid te nemen voor recycling. VW heeft een proeffabriek geopend in het Duitse Salzgitter, waar 3600 batterijsystemen per jaar worden gerecycled. Renault recyclet al bijna al zijn EV-batterijen – door demontage of hergebruik. GM in de VS streeft ernaar om tegen 2025 tot 100 procent van de herwinbare materialen uit zijn EV-batterijen te recyclen en alle andere EV-makers investeren in initiatieven.
Tot slot, en zoals hierboven vermeld, gaat recycling niet alleen over het demonteren van batterijen. Renault, BMW, Nissan, Volkswagen - en andere EV-makers - investeren allemaal in projecten die 'gebruikte' EV-batterijen hergebruiken voor gebruik in energieopslag en -voorziening, met de mobiele opslageenheden van Renault op de foto. Het wordt 'tweede leven' genoemd en het is een effectieve manier om batterijen te gebruiken die nog steeds bruikbaar zijn, maar niet voor de eisen van EV's.
Er zijn verschillende manieren om een EV-batterij te recyclen en er worden voortdurend efficiëntere, schonere en meer rendabele methoden ontwikkeld. In alle gevallen zijn de materialen die recyclingbedrijven echt willen de waardevolle metalen zoals lithium, nikkel en kobalt, omdat deze kunnen worden hergebruikt in nieuwe batterijen en ook moeilijk te verwijderen zijn dankzij hun toxiciteit.
Het minst efficiënte en meest elementaire einde van recycling is ontmanteling door versnippering. Batterijanode- en kathodematerialen worden letterlijk in een industriële shredder gedaan om ze te reduceren tot 'zwarte massa' - een poeder dat bestaat uit zowel afval als gewenste stoffen. Dit wordt vervolgens verwerkt door smelten in een oven - de minst efficiënte, vuilste en meest verspillende methode - of hydrometallurgie. Hierbij worden verschillende oplosmiddelen en zuren gebruikt om de kostbare materialen uit de zwarte massa te laten uitlogen, hoewel dit proces zeer waterintensief is en giftig afval oplevert.
Hoewel de bovenstaande methoden momenteel het meest worden gebruikt, worden nieuwe, koolstofarme en efficiëntere methoden geïnnoveerd. Het onderzoekscentrum van ReCell in de VS heeft een nieuwe methode ontwikkeld die 'schuimflotatie' wordt genoemd.
Het is een proces dat al meer dan een eeuw in de mijnbouw wordt gebruikt om verschillende ertsen te scheiden, afhankelijk van of ze drijven of zinken. Hoewel kathodematerialen over het algemeen zinken en moeilijk te scheiden zijn, maakt de introductie van een chemische stof die ervoor zorgt dat lithium-nikkel-mangaan-kobaltoxide drijft, de scheiding gemakkelijker en heeft dit geen effect op de prestatie of zuiverheid van het kathodemateriaal.
De meeste bestaande herstelmethoden offeren kwaliteit op en zijn daarom van minder nut om nieuwe EV-batterijen te maken. Met schuimflotatie, dat wordt ontwikkeld door de Amerikaanse instantie voor batterijrecycling, het ReCell Centre, kunnen meer gerecyclede producten teruggaan naar de productielijnen van nieuwe batterijen, waardoor de milieuprestaties worden verbeterd en de kosten worden beïnvloed door de behoefte aan grondstoffen uit de mijnbouw te verminderen.
Veolia, dat binnenkort zijn nieuwe fabriek in de West Midlands opent, gebruikt een proces dat het 'urban mining' noemt. Het klinkt mooi, maar het is in wezen gewoon het terugwinnen van kostbaar batterijmateriaal met behulp van bestaande methoden. De term komt goed tot zijn recht wanneer wordt beschreven hoe het recyclen van bestaande batterijen de noodzaak om grondstoffen te delven zal verminderen. Veolia denkt dat het door recycling – ook wel ‘urban mining’ genoemd – de hoeveelheid water die wordt gebruikt bij de productie van batterijen aanzienlijk kan verminderen en de uitstoot van broeikasgassen door de productie met ongeveer 50 procent kan verminderen.
Hoewel meer dan 90 procent van de meeste componenten van de huidige lithium-ionbatterijen kan worden gerecycled, zoals hierboven weergegeven, zijn de processen waarmee dit gebeurt niet eenvoudig. Wat sommige batterijfabrikanten en experts nu doen, is het ontwerpen van recycleerbaarheid in cellen in de productiefase. Deze heroverweging van batterijen zou het gemakkelijker en schoner maken om ze aan het einde van hun nuttige levensduur opnieuw te gebruiken.
Een andere factor is de toenemende beweging in de richting van het verwijderen van kobalt uit de batterijchemie. Dit vereenvoudigt het recyclingproces en vermindert de toxiciteit ervan. Stellantis wil bijvoorbeeld tegen 2024 een nieuwe, kobaltvrije batterijchemie in productie hebben. Nissan doet hetzelfde om de kosten te verlagen en de prestaties te verbeteren, en de meeste andere grote autofabrikanten gaan die kant op.
De wereldwijde batterijgigant CATL wil lithium helemaal weggooien. Het werkt aan natrium-ionbatterijen - iets dat de kosten van batterijen zou verlagen dankzij de overvloed aan natrium en het gemak van extractie. Er zijn compromissen, in die zin dat natrium-ionbatterijen doorgaans een lagere energiedichtheid hebben dan lithium-ionen. Aan de andere kant hebben ze een langere levensduur, kunnen ze sneller worden opgeladen, werken ze goed bij lage temperaturen en zijn ze minder vatbaar voor op hol geslagen branden.
Ten slotte zal het hergebruik van batterijen aanzienlijk toenemen. Zogenaamde 'circulaire economieën' worden door fabrikanten gecreëerd door middel van de hierboven genoemde regelingen voor een tweede leven. Tesla is van plan zijn batterijen te recyclen, zodat het de behoefte aan nieuw gewonnen materialen tot bijna nul reduceert. Volgens CTO, JB Straubel:“Tesla ontwikkelt meer processen om batterijrecycling te verbeteren om meer van de actieve materialen terug te krijgen. Wat we willen is een gesloten kringloop die dezelfde gerecyclede materialen hergebruikt.”
Sommige EV-sceptici wijzen op lege batterijen en stellen dat het een afvalramp in de maak is, maar dat is niet zo. Uiteindelijk, terwijl batterijen materialen bevatten die EV-makers willen en die hun kosten zullen verlagen, zal recycling uiteindelijk floreren. Daarnaast zullen overheden de industrie vrijwel zeker reguleren om ervoor te zorgen dat het storten tot een minimum wordt beperkt en dat gevaarlijke chemicaliën op de juiste manier worden behandeld.
Wat bij dit alles belangrijk is om te onthouden, is dat alle moderne EV-batterijen een levensduur hebben van minimaal 10 jaar. De meeste EV-fabrikanten garanderen hun cellen ongeveer zo lang en minstens 100,00 mijl. We hebben voorbeelden gezien van sommige EV's, zoals een Tesla Model X, die meer dan 400.000 mijl op originele cellen hebben verzameld. Bovendien, als en wanneer een nieuwe batterij nodig is, is het een relatief eenvoudig proces om deze te vervangen. Er is zelfs een groeiende industrie van onafhankelijke bedrijven (zoals Cleevley EV's) die nieuwere, grotere en efficiëntere batterij- en elektronische beheersystemen retrofitten voor oudere EV's met Nissan LEAF's van de eerste generatie die nu uitgerust zijn met 60+ kWh-batterijen en moderne vermogenselektronica, die beide hun levensduur verlengen en het verbeteren van de ervaring van de eigenaar.
