Later dit jaar zal het Canadese bedrijfLi-cycluszal beginnen met de bouw van een fabriek ter waarde van 175 miljoen dollar in Rochester, N.Y., op het terrein van wat vroeger het Eastman Kodak-complex was. Wanneer het voltooid is, zal het de grootste recyclingfabriek voor lithium-ionbatterijen in Noord-Amerika zijn.
De fabriek zal een uiteindelijke capaciteit hebben van 25 kiloton aan inputmateriaal, waarbij 95 procent of meer van het kobalt, nikkel, lithium en andere waardevolle elementen worden teruggewonnen via het bedrijfsproces zonder afvalwater en zonder uitstoot. “We zullen een van de grootste binnenlandse bronnen van nikkel en lithium zijn, en ook de enige bron van kobalt in de Verenigde Staten”, zegtAjay Kochhar, medeoprichter en CEO van Li-Cycle.
Het bedrijf werd eind 2016 opgericht en maakt deel uit van een bloeiende industrie die zich richt op het voorkomen dat tienduizenden tonnen lithium-ionbatterijen op stortplaatsen belanden. Van de 180.000 ton Li-ion-batterijen die in 2019 wereldwijd beschikbaar waren voor recycling, werd iets meer dan de helft gerecycled. Naarmate de productie van lithium-ionbatterijen stijgt, neemt ook de belangstelling voor recycling toe.
Volgens het in Londen gevestigdeCirculaire energieopslag, een adviesbureau dat de markt voor het recyclen van lithium-ionbatterijen volgt, recyclen ongeveer honderd bedrijven wereldwijd lithium-ionbatterijen of zijn van plan dit binnenkort te doen. De industrie is geconcentreerd in China en Zuid-Korea, waar ook het overgrote deel van de batterijen wordt gemaakt, maar er zijn enkele tientallen recyclingstartups in Noord-Amerika en Europa. Naast Li-Cycle bevat die lijst ook de vestigingen uit StockholmNoordvolt, dat samen met Noorwegen een fabriek voor de recycling van EV-batterijen bouwtHydro, en Tesla-aluin J.B. Straubel'sRedwood-materialen, dat een bredere reikwijdte heeft van het recyclen van elektronisch afval. [Zie kadertekst, “14 projecten voor het recyclen van Li-ion-batterijen om in de gaten te houden.”]
Deze startups willen een arbeidsintensief, inefficiënt en vies proces automatiseren, stroomlijnen en opruimen. Traditioneel omvat het recyclen van batterijen het verbranden ervan om een deel van de metalen terug te winnen, of het vermalen van de batterijen en het behandelen van de resulterende “zwarte massa” met oplosmiddelen.
Het recyclen van batterijen moet niet alleen schoner zijn, het moet ook betrouwbaar winstgevend zijn, zegtJeff Spangenberger, directeur van deReCell-centrum, een onderzoekssamenwerking op het gebied van batterijrecycling, ondersteund door het Amerikaanse ministerie van Energie. “Het recyclen van batterijen is beter dan wanneer we nieuwe materialen delven en de batterijen weggooien”, zegt Spangenberger. “Maar recyclingbedrijven hebben moeite met het maken van winst. We moeten het kosteneffectief maken, zodat mensen een stimulans hebben om hun batterijen terug te brengen.”
Li-cyclus zal werken volgens een ‘spaak- en hub’-model, waarbij de spaken de voorbereidende verwerking van oude batterijen en batterijschroot verzorgen, en de zwarte massa naar een centraal gelegen hub wordt gevoerd voor de uiteindelijke verwerking tot materialen van batterijkwaliteit. De eerste vestiging van het bedrijf is in Kingston, Ontario, nabij Toronto, waar het hoofdkantoor van Li-Cycle is gevestigd; een tweede spaak is zojuist geopend in Rochester, waar de toekomstige hub naar verwachting in 2022 wordt geopend.
Li-cyclus-ingenieurs hebben de traditionele hydrometallurgische recycling herhaaldelijk verbeterd, zegt Kochhar. In plaats van bijvoorbeeld een EV-batterijpakket in cellen te demonteren en te ontladen, verdelen ze het pakket in grotere modules en verwerken deze zonder te ontladen.
Als het om batterijchemie gaat, is Li-Cycle agnostisch. Reguliere nikkel-mangaan-kobaltoxide-batterijen kunnen net zo gemakkelijk worden gerecycled als batterijen op basis van lithiumijzerfosfaat. “Er is geen uniformiteit in de sector”, merkt Kochhar op. “We kennen de exacte chemie van de batterijen niet, en dat hoeven we ook niet te weten.”
Hoeveel batterijen moeten worden gerecycled? In presentaties verwijst Kochhar naar een “inkomende tsunami” van gebruikte lithium-ionbatterijen. Nu de wereldwijde verkoop van elektrische auto’s naar verwachting zal stijgen van 1,7 miljoen in 2020 naar 26 miljoen in 2030, kun je je gemakkelijk voorstellen dat we binnenkort overspoeld zullen worden met lege batterijen.
Maar lithium-ionbatterijen hebben een lange levensduur, zegtZijn Eric Melin, directeur Circulaire Energieopslag. “Dertig procent van de gebruikte elektrische voertuigen op de Amerikaanse markt bevindt zich nu in Rusland, Oekraïne en Jordanië, en de batterij ging mee als passagier op die reis”, zegt Melin. EV-batterijen kunnen ook worden hergebruikt alsstationaire opslag. “Er zit nog steeds veel waarde in deze [gebruikte] producten”, zegt hij.
Melin schat dat de Verenigde Staten in 2030 ongeveer 80 kiloton Li-ion-batterijen zullen hebben om te recyclen, terwijl Europa 132 kiloton zal hebben. “Elk [recycling]bedrijf zet een fabriek op met een capaciteit van duizenden tonnen, maar je kunt niet meer materiaal recyclen dan je hebt”, merkt hij op.
Spangenberger van ReCell is het ermee eens dat de behoefte aan een grotere capaciteit voor het recyclen van batterijen voorlopig niet urgent zal zijn. Daarom richt het onderzoek van zijn groep zich op langere termijnprojecten, waaronder directe kathoderecycling. Bij traditionele recycling wordt de kathode afgebroken tot een metaalzout, en het opnieuw hervormen van het zout tot kathodes is duur. ReCell is van plan dit jaar een kosteneffectieve methode te demonstreren voor het recyclen van kathodepoeders, maar het zal nog vijf jaar duren voordat deze processen klaar zijn voor toepassing in grote volumes.
Zelfs als de batterijtsunami nog niet is aangebroken, zegt Kochhar dat consumentenelektronica en EV-fabrikanten nu geïnteresseerd zijn in de diensten van Li-Cycle. “Vaak sporen ze hun leveranciers aan om met ons samen te werken, wat geweldig voor ons was en heel interessant om te zien”, zegt Kochhar.
“De onderzoekers die betrokken zijn bij recycling zijn zeer gepassioneerd over wat ze doen. Het is een grote technische uitdaging en ze willen dit uitzoeken omdat dit het juiste is om te doen”, zegt Spangenberger. “Maar er valt ook geld mee te verdienen, en dat is juist de aantrekkingskracht.”
