Lợi nhuận và sự bền vững của quá trình tái chế pin Lithium-Ion

Trong khi các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang cố gắng tăng giá trị tuổi thọ pin thông qua các thiết kế đột phá, kỹ thuật tái chế và ứng dụng tái sử dụng, những tiến bộ công nghệ này có thể có hậu quả không mong muốn trong chu kỳ vòng đời của pin.

Hiện nay, các thiết kế pin thân thiện với môi trường nhất cũng là những thiết kế ít lợi nhuận nhất để tái chế. Đó là lý do một sự hợp tác mới giữa Viện Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) và ACE Green Recycling (ACE) có mục tiêu phát triển và tối ưu hóa các kỹ thuật tái chế để nối kết sự cân bằng giữa bền vững và lợi nhuận, đặc biệt là đối với pin lithi sắt photphat (LFP). Nguồn tài trợ cho nghiên cứu này được cung cấp bởi Bộ Năng lượng Hoa Kỳ thông qua Trung tâm ReCell.

"Phương pháp tái chế hydrometallurgical hiện tại tập trung vào việc trích xuất các vật liệu có giá trị cao từ pin LFP, chẳng hạn như lithi và đồng", như Andrew Colclasure, người điều hành nghiên cứu về phát triển vật liệu pin và mô hình hóa tại NREL. "Để khuyến khích một cách tiếp cận tái chế toàn diện hơn, chúng ta phải chứng minh quy trình hiệu quả tái chế các vật liệu có giá trị thấp như than chì và sắt photphat thành các sản phẩm có giá trị thương mại. Chúng tôi mong đợi được làm việc cùng các đối tác trong ngành để cải tiến các công nghệ tái chế giá thấp, làm cho quy trình trở nên kinh tế và thân thiện với môi trường".

Sự chuyển đổi sang pin LFP có thể giảm bớt áp lực đối với chuỗi cung cấp coban, nhưng nó cũng đặt ra một thách thức cho người tái chế pin, mục tiêu là trích xuất các vật liệu quan trọng có giá trị cao. Kết quả là, pin LFP hiện tại ít có khả năng được tái chế. NREL và ACE hy vọng sẽ chứng minh được các phương pháp tái chế vật liệu như than chì từ lớp cathode LFP một cách kinh tế.

"Bằng việc tập trung vào tái chế than chì ngay bây giờ, chúng tôi hy vọng sẽ củng cố chuỗi cung cấp vật liệu năng lượng và tránh tình trạng thiếu hụt trong tương lai", Colclasure nói. "Để xây dựng nền kinh tế tuần hoàn cho xe điện, chúng ta phải thực hiện các thực tiễn bền vững trong toàn bộ chu kỳ cuộc đời của pin, và điều đó bao gồm việc tái chế các vật liệu có giá trị thấp."

Quá trình Tái chế Pin LFP trong khuôn khổ sự hợp tác này, NREL sẽ sử dụng khả năng sản xuất cell, mô hình hóa và phân tích của mình để hỗ trợ ACE trong việc đánh giá việc thương mại hóa công nghệ tái chế LFP độc quyền của họ. Tổng cộng, dự án nhằm xác định các thông số tái chế tối ưu cho photphat sắt và than chì để tối ưu hóa hiệu suất và những yêu cầu về tuổi thọ của pin được sản xuất từ các vật liệu tái chế bằng công nghệ của ACE.

"Chúng tôi rất phấn khích được làm việc với đội ngũ tài năng tại NREL trong hành trình thương mại hóa công nghệ tái chế pin lithium-ion của chúng tôi và tiến gần hơn đến một chuỗi cung cấp vật liệu pin năng lượng quốc tế bền vững hơn", Vipin Tyagi, người sáng lập và giám đốc công nghệ chính của ACE Green, cho biết. "Tái chế than chì có thể giúp đáp ứng nhu cầu về điện cực than chì và đồng thời củng cố khả năng kiểm soát về công nghệ và kỹ thuật của chúng tôi".

Cách mạng hóa quá trình tái chế pin tại NREL và sự chuyển đổi ngày càng tăng của xe điện là một bước quan trọng trong việc giảm khí nhà kính trong giao thông, nhưng con đường đến tương lai năng lượng sạch sẽ đòi hỏi các quá trình tái chế hiệu quả và bền vững để giảm bớt tác động môi trường của pin lithium-ion. NREL đang tiên phong trong việc tìm giải pháp tái chế pin thông qua nghiên cứu toàn diện và có tầm nhìn về tương lai, cả về vai trò lãnh đạo trong Ban lãnh đạo của ReCell và thông qua các sự hợp tác với các chuyên gia trong ngành.

Hướng Nhật