Újdonság a technika világából
2022.07.01.

A Volkswagen vezette kutatócsoport hasznosíthatja először többszörösen is újra az akkumulátorokat

A gazdaság és a tudomány területéről érkezett partnerek készülnek közösen bizonyítani, hogy újrahasznosítás keretében egymás után akár többször is visszanyerhetők és felhasználhatók a hajtásrendszer-akkumulátorok legértékesebb alkotóelemei.
Volkswagen AG akkumulátor

A HVBatCycle kutatói konzorcium célja a katódfémek, az elektrolitok és a grafit zárt anyagkörforgásban (Closed Loop) megoldott tartós hasznosítása. A Volkswagen-csoport vezetése alatt a TANIOBIS GmbH, a J. Schmalz GmbH és a Viscom AG hároméves együttműködés keretében dolgozik az RWTH Aacheni Egyetem (RWTH Aachen University), a Braunschweigi Műszaki Egyetem (TU Braunschweig) és a Bevonatolás- és Felülettechnikai Fraunhofer Intézet (Institut für Schicht- und Oberflächentechnik; IST) kutatóival közösen a szükséges folyamatok kutatásán és kifejlesztésén. A projektet a német Szövetségi Gazdasági és Klímavédelmi Minisztérium (Bundeswirtschaftsministerium für Wirtschaft und Klimaschutz) támogatja.

Michael Kellner parlamenti államtitkár így fogalmazott: „Csakis akkor lehet sikeres az európai akkumulátorgyártás, ha a lehető legtöbb területen a hosszú távú fenntarthatóságra összpontosít. A fenntartható akkumulátorok alapvető jelentőségűek a magasszintű környezetvédelmi és társadalmi normákon alapuló energetikai és közlekedési átalakulásban.”

Sebastian Wolf, a Volkswagen AG akkumulátor operatív igazgatója kifejtette: „Az akkumulátorok és a gyártási hulladékok újrahasznosítása döntő mértékben hozzájárul tervezett gyáraink nyersanyagellátásának biztosításához. A HVBatCycle projekt révén az újrahasznosítási folyamatok átfogó szemlélete születhet meg, megvalósítva ezzel az akkumulátorok anyagainak zárt körforgását (Closed Loop).”

Zárt nyersanyag-körforgás és többszöri újrahasznosítás
Annak érdekében, hogy mind kevesebb alapanyagot kelljen felhasználni olyan elsődleges forrásokból, mint a bányák vagy a sólelőhelyek, nem csupán egyszer, hanem többször is vissza kell nyerni az alapvető nyersanyagokat. Ennek érdekében az újrahasznosított anyagokból előállított akkumulátorcellákat is újra kell hasznosítani, annak igazolására is, hogy a többszöri újrahasznosítási folyamat sem befolyásolja az anyagminőséget. A zárt anyagkörforgás megteremtése mindenesetre az egyes szakterületeken átívelő, meglehetősen összetett folyamatokat igényel. A hatékony, környezetvédelmi és gazdasági szempontból egyaránt észszerű újrahasznosítás érdekében minden folyamatot pontosan össze kell hangolni egymással, hogy a legmagasabb biztonsági követelmények mentén végül tiszta, homogén és kiváló minőségű másodlagos anyagokat állíthassanak elő. Ennek során a méretezhetőség és a költséghatékonyság áll a középpontban.

Függetlenség decentralizációval, előnyök másodlagos anyagok felhasználásával
A konzorciumi projekt a mechanikai-hidrometallurgiai újrahasznosítási irányra összpontosít, amelyet alacsony energiaigény és bizonyos újrahasznosítási folyamatok viszonylag egyszerű, decentralizált elosztásának lehetősége jellemez Európában. Ez kedvez a helyi körforgásos gazdaságnak és stratégiailag fontos nyersanyagokat biztosít, jelentősen mérsékelve Európa függőségét a világ más régióitól. A HVBatCycle projekt célja olyan hatékony folyamatok és innovatív megoldások kifejlesztése, amelyek a lehető legnagyobb újrahasznosítási arány és energiahatékonyság, valamint minimális környezetszennyezés mellett magasfokú gazdaságosság jellemezte, teljeskörű (end-to-end) értékteremtési láncolat kialakítását kínálják.

Automatizált szétszerelés és visszanyert elektródaanyag
A konkrét innovatív fejlesztési megközelítéseket a visszaforgatott akkumulátorrendszerek az igényeknek megfelelő, azaz optimális gazdaságosság mellett megoldható kisütése, illetve egészen a cella- vagy elektródaszintig megvalósított, túlnyomórészt automatizált szétszerelése jelenti. Ennek része az aktív anyag és a hordozófóliák szinte veszteségmentes szétválasztása, valamint a grafit és az illékony elektrolitkomponensek visszanyerése is.

A grafit és akkumulátorfémek alkotta „fekete massza” víz és kémiai oldószerek felhasználásával végzett, ezt követő hidrometallurgiai feldolgozása során a lítium oldható formában megvalósítható, korai és szelektív kivonása, valamint a tartalmazott fémek vegyes hidroxid-koncentrátumként történő kilúgozása, kicsapatása és finomítása áll előtérben. A katódos aktív anyagok újbóli kinyerésével kapcsolatban meg kell vizsgálni, valóban szükséges-e a fémvegyületek szétválasztása az új, teljesértékű katódanyag előállításához.

Az elektrolit és a grafit feldolgozásával kapcsolatos kutatómunka a megfelelő eljárások kidolgozásával hivatott igazolni, hogy a fontos elektrolit-komponensek és a grafit egyaránt hatékonyan kinyerhető, majd az akkumulátorgyártás számára megfelelő minőségben felhasználható az akkumulátorcellák előállítása során. Minden folyamatlépést átfogó környezetvédelmi és gazdasági életciklus-elemzés kísér.