Robots moeten recycling van verbruikte voertuigbatterijen versnellen.

Met de verwachte groei van elektrische voertuigen in de komende twee decennia komt de kwestie van het recyclen van de grote lithium-ion batterijpakketten die ze voeden. Momenteel wordt slechts een klein percentage van de lithium-ion-voertuigaccu's gerecycled en de meeste processen hiervoor zijn niet geautomatiseerd.

Een recyclingbedrijf kan de buitenbehuizing willen openen om toegang te krijgen tot batterijen en versleten componenten te vervangen. Maar het kan ook batterijstapels volledig willen recyclen voor het terugwinnen van kobalt, lithium, metaalfolie en andere materialen. De eerste stap is steeds batterijdiagnose voor veilige en efficiënte behandeling en demontage.

Veiligheid voorop

Onderzoekers van het Oak Ridge National Laboratory (ORNL) in Oak Ridge (Tennessee) hebben een gerobotiseerd demontagesysteem ontwikkeld voor gebruikte batterijpakketten voor elektrische voertuigen. Doel is kritische materialen veilig en efficiënt te recyclen en opnieuw te gebruiken en tegelijkertijd giftig afval te verminderen.

Het beperken van menselijke interactie is belangrijk voor zowel de veiligheid als de efficiëntie. Mensen moeten een veeleisend, langdurig proces uitvoeren om gebruikte batterijen te ontladen voordat ze handmatig kunnen worden gedemonteerd. De spanningsniveaus kunnen in sommige nieuwere voertuigen het 900 V niveau naderen. Geautomatiseerde demontage vermindert de blootstelling van de mens aan giftige chemicaliën die in de batterijen worden aangetroffen. De robots verwijderen snel bouten en andere behuizingen, ongeacht de resterende lading.

Geautomatiseerde systeem

Het geautomatiseerde systeem kan opnieuw worden geconfigureerd voor elk type batterijstack. Het kan worden geprogrammeerd om alleen toegang te krijgen tot de afzonderlijke batterijmodules voor renovatie of voor hergebruik als stationaire energieopslag. Ook kunnen de batterijen tot op celniveau uit elkaar worden gehaald voor scheiding en materiaalterugwinning.

Automatische demontage van componenten die schaarse en kostbare materialen bevatten, elimineert niet alleen arbeidsintensieve handmatige demontage. Het zorgt ook voor een efficiënt proces om de componenten te scheiden in stromen met een hogere waarde. Deze toegevoegde waarde is een belangrijk onderdeel van het opzetten van een economisch levensvatbaar proces.”

De recyclingindustrie wordt niet beperkt door de hoeveelheid batterijen die ze in dit proces kunnen opnemen. Er is een aanzienlijke achterstand in de herverwerking. De beperkende factor is de tijd die nodig is voor elektrische ontlading en handmatige demontage. In de tijd die sommige processen nodig hebben om twaalf batterijstacks met de hand uit elkaar te halen, haalt het geautomatiseerde systeem er honderd of meer.

Toekomst

De volgende stap zou kunnen zijn, het proces op te schalen naar een industrieel proces. Het onderzoeksteam ziet ook mogelijkheden om hetzelfde soort demontagesysteem toe te passen op aandrijflijnen van elektrische voertuigen voor het terugwinnen van materialen zoals zeldzame aarde magneten, koper, staal en vermogenselektronica. Om recycling economisch haalbaarder te maken, moet het gebeuren met een hoge doorvoer en flexibel genoeg zijn om meerdere consumentenproducten in één fabriek te verwerken.

Foto: screenshot video ORNL