Goede vraag: Hoe past een lithium-ion batterij in de circulaire economie? | Technisch Weekblad
Achtergrond

Goede vraag: Hoe past een lithium-ion batterij in de circulaire economie?

In 2030 zullen er wereldwijd 145 miljoen elektrische auto’s, bussen en vrachtwagens rondrijden. Hoe passen al die lithium-ion accu’s straks in een circulaire economie?

Om te beginnen met het goede nieuws: de accu’s van EV’s gaan veel langer mee dan verwacht. Tesla zegt dat de batterijpaketten in de Modellen S en X na 320.000 km minder dan 20% capaciteitsverlies vertonen. Zowel Ford als het Chinese bedrijf CATL claimen nog dit jaar een million-mile-battery te maken waarmee een EV in principe 1,6 miljoen km vooruit kan.

Verder is er de mogelijkheid van een tweede leven voor lithium-ion accu’s. Na een capaciteitsverlies van 20-30% kunnen ze opnieuw dienst doen in industriële robots, golfwagentjes en energieopslag. In de fabrieken van Nissan rijden autonome bezorgwagentjes rond met afgedankte batterijen uit Nissan Leafs. In Europa is reeds zo’n 300 MWh energie opgeslagen in batterijen uit EV’s. Zo heeft de Johan Cruijff arena een 3 MW energieopslag waarin afgedankte accu’s van EV’s zijn opgenomen

Het is ook mogelijk afgedankte accu’s te repareren en de nog goede componenten opnieuw te gebruiken. Dit gebeurt reeds bij afgedankte accu’s van elektrische fietsen en e-scooters. Jan Bartels van NOWOS - een startup met werkplaatsen in Amsterdam en Lyon -  zegt dat zijn bedrijf van alle afgedankte kleine accu’s die het in 2020 ontving 74% kon repareren. Van de resterende 26% kon een deel van de cellen opnieuw worden gebruikt.

Dankzij een langer leven, een tweede en derde leven, reparaties en nieuwe toepassingen zal de CO2-voetafdruk krimpen en zullen minder grondstoffen nodig zijn. De laatste stap – het op duurzame wijze recyclen van accu’s die echt niets meer kunnen – staat nog in de kinderschoenen. Recycling betekent nu veelal dat hele modulen naar een verbrandingsoven gaan waarna met hoge energiekosten en veel emissies een betrekkelijk klein deel van de grondstoffen terug wordt gewonnen.

Ook hier is hoop. Het Duitse bedrijf Duesenfeld heeft een proefinstallatie die jaarlijks 3000 ton lithium-ion pakketten van EV’s kan recyclen om, zonder verhitting, 70% (zonder grafiet) of 91% (met grafiet) van de grondstoffen terug te winnen. Eerst worden de accu’s ontladen en de batterijpakketten handmatig gedemonteerd. Daarna worden complete modules in een vacuüm-shredder versnipperd. De energie komt voor een deel uit de accu’s. Na het shredden verdampt de elektrolyt bij een lage temperatuur uit het granulaat.

Duesenfeld gebruikt magneten, screens en een cyclonfilter om alle aluminium, koper en plastic uit de mix te halen. Wat overblijft is dan een donkergrijs poeder waaruit in een laboratorium met behulp van zuurbaden de grondstoffen worden teruggewonnen in de vorm van lithiumcarbonaat, lithiumhydroxide en sulfaten van mangaan, nikkel en kobalt. Het zal wel flink duur zijn, maar dat doet er niet zo veel toe wanneer Europese regels het gebruik van gerecyclede grondstoffen verplichten voor het maken van nieuwe batterijen.

Tenslotte zal de lithium-ion accu eerder in de circulaire economie passen wanneer cellen, modules en complete pakketten van meet af aan zijn ontworpen en gebouwd met het oog op hergebruik, reparatie en recycling. Daarvoor zijn slimme sensors nodig die precies aangeven of en waar de accu een probleem heeft. Verder moeten ze zo in elkaar zitten dat het demonteren van miljoenen accu’s gemakkelijk geautomatiseerd kan worden.

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!

Gratis proefabonnement TW

Bestel nu 2 gratis proefnummers TW