Ученые НИТУ «МИСиС» представили технологию переработки литиевых батарей для электротранспорта: электробусов, электросамокатов, электрокаров и др. Она представляет собой полный инжиниринговый цикл: от безопасного вскрытия и определения количества техногенного сырья, подлежащего извлечению и рециклингу, до внедрения линий переработки. Переработка литиевых батарей позволит снизить их себестоимость примерно на 30-40% и решить проблему безопасного и экологичного хранения. Технология может быть использована в рамках программы развития электротранспорта в Москве.
Сегодня Москва является лидером среди европейских столиц по количеству единиц общественного электротранспорта: на дорогах столицы сейчас работают более 600 электробусов, для жителей доступен прокат электросамокатов, сеть которых в 2020 году насчитывала около 300 штук. В Москве зарегистрировано более 10% электромобилей России.
Преимущества использования электромобиля многочисленны и известны: снижение уровня CO2 в атмосфере, уменьшение шумового загрязнения в городах, экономия топлива и более эффективный расход энергоресурсов. В то же время их аккумуляторные батареи содержат токсичные химические вещества, которые нельзя просто выбросить на мусорный полигон.
Большинство электромобилей работают на литий-ионных батареях, их создание — это сложный технологический процесс, который включает добычу редкоземельных металлов и их транспортировку на большие расстояния, что само по себе наносит вред окружающей среде. Часть из них добываются в странах, находящихся под санкциями, или со сложной политической ситуацией и условиями труда. При этом утилизация аккумуляторов после срока выработки ресурса, является достаточно сложным и взрывоопасным процессом.
«Существует более 56 электрохимических систем, выпускаемых промышленностью, и для каждой из них сегодня необходим свой метод вскрытия и извлечения полезных компонентов, который должен быть не только эффективным, но и безопасным», – говорит д.т.н., профессор, директор Центра инжиниринга промышленных технологий НИТУ «МИСиС», Вадим Тарасов.
В сложившейся на рынке ситуации повторное использование аккумуляторов или их утилизация становятся все более актуальными вопросами, ведь согласно расчетам Bloomberg NEF, ожидается, что мировой запас батарей электромобилей будет превышать 3,4 миллиона единиц уже к 2025 году.
Специалисты НИТУ «МИСиС» разработали универсальный метод вскрытия батарей, ресурс которых был полностью выработан, при помощи криогенно-вакуумной установки, которая является их know-how и защищена патентом.
«Представленная технология позволяет без риска взрыва безопасно извлекать литий и диоксид марганца из аккумуляторных батарей, в том числе из особо взврывоопасных электрохимических систем, к числу которых относятся литий-тионилхлоридные, литий - фторуглеродные и даже в перспективе, литий-азотнокислые химические источники тока, - добавил Вадим Тарасов, - Технология представляет собой многоступенчатую цепочку, которая включает в себя извлечение элементов аккумулятора, получение в ходе выщелачивания нержавеющей стали, никеля и титана, и ряда отдельных химических операций по выделению лития из раствора».
В результате применения технологии на выходе получаются следующие вещества: отработанный электролит, который идет на утилизацию, и ценные металлы: сталь, никель, титан и литий.
Метод позволяет встроиться в существующие технологические цепочки на предприятиях и не требует значительных вложений на переоборудование. По оценкам разработчиков, технологию возможно внедрить на предприятиях Московского региона уже в 2021-2022 годах.