Co s bateriemi?

Minulý týden jsme oslavili Mezinárodní den baterií. Spojujeme dva příspěvky - jeden domácí a jeden zahraniční, abychom také trochu přispěli k osvětě kolem baterií a akumulátorů.

V první polovině roku 2019 se ve světě prodalo více než jeden milion elektromobilů, což bylo podobné číslo jako za celý rok 2017. Rychlý rozvoj elektromobility je sice dobrou zprávou z hlediska ekologie, ale je zde jeden potenciálně nebezpečný problém: odpad ve formě nepoužitelných lithium iontových autobaterií. Jen z elektromobilů zakoupených v roce 2019 jich bude 500 000 tun. Je to pětkrát více než všech přenosných olověných autobaterií, které se ročně recyklují v EU.

Všechny baterie by se měly zrecyklovat, aby se nestaly environmentálním a bezpečnostním rizikem. Jedná se o velký problém, protože většina baterií současné generace není pro recyklaci projektována. Například nejnovější automobily společnosti Tesla používají sadu bateriových článků válcového tvaru, které jsou vloženy do baterie takovým způsobem, že je obtížné baterii otevřít a články odstranit a recyklovat. Společnost proto nyní pracuje na tom, jak tento stav změnit a projekt vylepšit. Naproti tomu model automobilu Leaf společnosti Nissan používá pravoúhlé články v „brašně“, kterou lze snadno otevřít a články vyjmout k recyklaci. Zatím mezi výrobci elektromobilů není v dohledu snaha o standardizaci baterií. Kdyby tomu tak bylo, byl by proces likvidace baterií po skončení jejich životnosti mnohem snazší.

Nejvyšší čas přemýšlet, co s nimi

Většina baterií elektromobilů by měla mít životnost v rozmezí 15 až 20 let. Zatímco prvních deset let bude baterie sloužit v autě, druhou desítku může být v domě a skladovat elektřinu ze sluneční energie. Protože ukládání baterií na skládky je např. ve Spojeném království zakázáno a není jisté, zda recyklační podniky budou rychle k dispozici, rýsuje se velké ekologické riziko, pokud se rychle nevypracuje strategie hospodaření s bateriemi. A aby toho nebylo málo - je zde ještě riziko vzniku požárů při jejich skladování.

Další obavy pramení z toho, že se baterie budou vyvážet i do rozvojových zemí, kde budou sloužit k napájení mikrosítí, kde ale nebudou existovat zařízení na jejich recyklaci. To vše představuje časovanou bombu, pokud se věci nebudou rychle řešit. V Evropě je jen 18 firem, které se o recyklaci baterií zajímají. Mnohé z nich však nemají zájem o nic víc, než jen o získání kovů, jako je kobalt, nikl a mangan.

Robotizovat proces

Úspěch recyklace baterií bude hodně záviset na tom, zda se uplatní automatizace s pomocí robotů, které budou moci provádět práce levněji, rychleji a bezpečněji než lidé. Bude proto opět velmi záležet na automobilkách, zda budou ochotné se domluvit na standardizaci baterií tak, aby si s nimi uměly poradit i stroje. Regulace a standardizace budou klíčovými předpoklady k řešení budoucích problémů s horou vyřazovaných Li-Ion autobaterií.

Výzkum se snaží pomoci

Katoda na konci životního cyklu Li-ion baterie ztrácí část svého lithia. Mění se také její struktura, takže klesá její výkonnost. Vloni probleskla médii zpráva, že vědci z kalifornské univerzity v San Diegu vymysleli nový způsob recyklace Li-Ion baterií. Jedná se o přímou regeneraci materiálu katody pomocí eutektických roztoků roztavené soli lithia. Kombinací procesu „relithiace“ a tepelného žíhání lze regenerovat i katodové částice s významnou ztrátou Li (≈40 %) a degradací kapacity (≈ 50 %). Na katodě se obnovují ionty lithia, čímž se katoda vrátí do původního stavu. Regenerované katody měly stejnou kapacitu a výkon jako originální. Postup funguje, ale potřebuje velké množství energie - poměrně vysoké teploty, nejprve 300 stupňů Celsia a v dalším kroku 850 stupňů Celsia. Vědci takto zatím umí regenerovat jediný typ elektrické baterie s technologií NMC, ale v nadějném výzkumu pokračují, aby se tato technologie dala použít také u jiných typů. Současně už začali pracovat i na procesu, v němž by se dala recyklovat také anoda baterie, která bývá tvořena nejčastěji grafitem. O finanční náročnosti procesu se nezmiňují.