Lewat tahun ini, firma KanadaKitaran Liakan mula membina sebuah loji bernilai AS $175 juta di Rochester, N.Y., atas alasan kompleks Eastman Kodak dahulu. Apabila siap, ia akan menjadi loji kitar semula bateri lithium-ion terbesar di Amerika Utara.
Loji itu akan mempunyai kapasiti akhirnya sebanyak 25 kiloton metrik bahan input, memulihkan 95 peratus atau lebih kobalt, nikel, litium dan elemen berharga lain melalui proses sifar air sisa, sifar pelepasan syarikat. "Kami akan menjadi salah satu sumber domestik terbesar nikel dan litium, serta satu-satunya sumber kobalt di Amerika Syarikat," kataAjay Kochhar, pengasas bersama dan Ketua Pegawai Eksekutif Li-Cycle.
Ditubuhkan pada penghujung 2016, syarikat itu merupakan sebahagian daripada industri yang berkembang pesat yang menumpukan pada menghalang berpuluh-puluh ribu tan bateri litium-ion daripada memasuki tapak pelupusan. Daripada 180,000 tan metrik bateri Li-ion yang tersedia untuk dikitar semula di seluruh dunia pada 2019, hanya lebih separuh daripadanya telah dikitar semula. Apabila pengeluaran bateri litium-ion meningkat, begitu juga minat untuk mengitar semula.
Menurut yang berpangkalan di LondonPenyimpanan Tenaga Pekeliling, perundingan yang menjejaki pasaran kitar semula bateri litium-ion, kira-kira seratus syarikat di seluruh dunia mengitar semula bateri litium-ion atau merancang untuk berbuat demikian tidak lama lagi. Industri ini tertumpu di China dan Korea Selatan, di mana sebahagian besar bateri juga dibuat, tetapi terdapat beberapa dozen syarikat permulaan kitar semula di Amerika Utara dan Eropah. Sebagai tambahan kepada Li-Cycle, senarai itu termasuk berasaskan StockholmNorthvolt, yang bersama-sama membina loji kitar semula bateri EV dengan NorwayHidro, dan tawas Tesla J.B. StraubelBahan Kayu Merah, yang mempunyai skop kitar semula sisa elektronik yang lebih luas. [Lihat bar sisi, "14 Projek Kitar Semula Bateri Li-ion untuk ditonton."]
Pemula ini bertujuan untuk mengautomasikan, memperkemas dan membersihkan apa yang telah menjadi proses intensif buruh, tidak cekap dan kotor. Secara tradisinya, kitar semula bateri melibatkan sama ada membakarnya untuk memulihkan sebahagian daripada logam, atau mengisar bateri dan merawat "jisim hitam" yang terhasil dengan pelarut.
Kitar semula bateri bukan sahaja perlu lebih bersih—ia juga perlu menguntungkan dengan pasti, katanyaJeff Spangenberger, pengarahPusat Sel Semula, kerjasama penyelidikan kitar semula bateri yang disokong oleh Jabatan Tenaga A.S. "Mengitar semula bateri adalah lebih baik daripada jika kita melombong bahan baharu dan membuang bateri itu," kata Spangenberger. “Tetapi syarikat kitar semula menghadapi masalah untuk mengaut keuntungan. Kita perlu menjadikannya berkesan dari segi kos, supaya orang ramai mendapat insentif untuk membawa balik bateri mereka.”
Kitaran Li akan beroperasi pada model "jejari dan hab", dengan jejari mengendalikan pemprosesan awal bateri lama dan sekerap bateri, dan jisim hitam memasuki hab yang terletak di pusat untuk pemprosesan akhir menjadi bahan gred bateri. Ucapan pertama syarikat itu adalah di Kingston, Ontario, berhampiran Toronto, di mana Li-Cycle beribu pejabat; bicara kedua baru sahaja dibuka di Rochester, tempat hab masa depan dijadualkan dibuka pada 2022.
Jurutera Li-Cycle menambah baik secara berulang pada kitar semula hidrometalurgi tradisional, kata Kochhar. Sebagai contoh, daripada membongkar pek bateri EV ke dalam sel dan menyahcasnya, mereka memisahkan pek itu kepada modul yang lebih besar dan memprosesnya tanpa menyahcas.
Apabila bercakap tentang kimia bateri, Li-Cycle adalah agnostik. Bateri kobalt oksida mangan nikel arus perdana sama mudahnya dikitar semula seperti yang berasaskan litium besi fosfat. "Tiada keseragaman dalam industri," kata Kochhar. "Kami tidak tahu kimia sebenar bateri, dan kami tidak perlu tahu."
Berapa banyak bateri yang perlu dikitar semula? Dalam pembentangan, Kochhar merujuk kepada "tsunami masuk" bateri litium-ion terpakai. Dengan jualan global EV dijangka meningkat daripada 1.7 juta pada tahun 2020 kepada 26 juta pada tahun 2030, mudah untuk membayangkan kita tidak lama lagi akan dibanjiri dengan bateri yang telah digunakan.
Tetapi bateri litium-ion mempunyai jangka hayat yang panjang, kataEric Melin beliau, pengarah Pekeliling Penyimpanan Tenaga. "Tiga puluh peratus daripada EV terpakai dari pasaran A.S. kini berada di Rusia, Ukraine dan Jordan, dan bateri itu datang sebagai penumpang dalam perjalanan itu," kata Melin. Bateri EV juga boleh digunakan semula sebagaisimpanan pegun. "Masih terdapat banyak nilai dalam produk [terpakai] ini," katanya.
Melin menganggarkan bahawa Amerika Syarikat akan mempunyai kira-kira 80 kiloton metrik bateri Li-ion untuk dikitar semula pada tahun 2030, manakala Eropah akan mempunyai 132 kiloton metrik. "Setiap syarikat [kitar semula] sedang menyediakan loji dengan beribu-ribu tan kapasiti, tetapi anda tidak boleh mengitar semula lebih banyak bahan daripada yang anda ada," katanya.
Spangenberger ReCell bersetuju bahawa keperluan untuk meningkatkan kapasiti kitar semula bateri tidak akan mendesak untuk seketika. Itulah sebabnya penyelidikan kumpulannya tertumpu pada projek jangka panjang, termasuk kitar semula katod langsung. Kitar semula tradisional memecahkan katod menjadi garam logam, dan mengubah semula garam menjadi katod adalah mahal. ReCell merancang untuk menunjukkan kaedah kos efektif untuk mengitar semula serbuk katod pada tahun ini, tetapi ia akan mengambil masa lima tahun lagi sebelum proses tersebut akan sedia untuk aplikasi volum tinggi.
Walaupun tsunami bateri belum tiba, Kochhar berkata pengeluar elektronik pengguna dan EV berminat dengan perkhidmatan Li-Cycle sekarang. "Selalunya, mereka mendesak pembekal mereka untuk bekerjasama dengan kami, yang sangat bagus untuk kami dan sangat menarik untuk dilihat," kata Kochhar.
"Para penyelidik yang terlibat dalam kitar semula sangat bersemangat tentang apa yang mereka lakukan-ia adalah cabaran teknikal yang besar dan mereka mahu memikirkannya kerana ia adalah perkara yang betul untuk dilakukan," kata Spangenberger. "Tetapi ada juga wang yang perlu dibuat, dan itulah tarikannya."
