“新能源汽車行業(yè)正處于蓬勃發(fā)展的階段。然而,預(yù)計到2030年,將有400萬輛電動車電池壽終正寢。這些鋰離子電池含有寶貴原材料,其回收對經(jīng)濟(jì)和環(huán)保均至關(guān)重要。
目前,電池拆解過程既復(fù)雜又成本高昂,常需人工操作。面對這一挑戰(zhàn),利勃海爾在德國聯(lián)邦資助的“ZIRKEL”項目合作下,正在開發(fā)自動化電池拆解技術(shù),以推動電池循環(huán)利用的整個經(jīng)濟(jì)鏈條。”
當(dāng)新能源車輛鋰電池的總?cè)萘克p到原始容量的70%-80%時,它們則需被報廢。大多數(shù)被淘汰的電池會被回收,其原材料用于生產(chǎn)新電池。根據(jù)電池狀況,少部分舊電池可重新用于電動車(再制造)或作為固定式儲能設(shè)備使用。
根據(jù)新頒布的歐盟電池條例,所有電池最終都必須達(dá)到一定的回收率,并在新電池生產(chǎn)中使用一定比例的再生材料。這要求相關(guān)行業(yè)找到最有效的回收方案,以應(yīng)對未來電池回收量的增長。目標(biāo)是在整個生產(chǎn)鏈實(shí)現(xiàn)可持續(xù)且碳中和的電池制造,并最大限度地實(shí)現(xiàn)材料的循環(huán)再利用,減少廢棄物產(chǎn)生和對關(guān)鍵原材料的依賴。
高壓電池系統(tǒng)的生命周期、二次應(yīng)用、再制造和回收
通過自動化實(shí)現(xiàn)高回收率
由于電池類型多樣且更新迭代頻繁,目前的拆解和再制造過程大多仍依賴人工完成。利勃海爾自動化系統(tǒng)工程師Jan Pollmann指出:“電池回收過程無法實(shí)現(xiàn)批量化?!?/em>為應(yīng)對不斷增長的回收量并提高回收效率,推進(jìn)過程自動化已迫在眉睫。
此外,自動化拆解還能保護(hù)工人健康安全,避免他們接觸高電壓和危險品,降低火災(zāi)等風(fēng)險。
自動化拆解面臨的挑戰(zhàn)
除了種類繁多的電池外,自動拆解過程還面臨一些其他挑戰(zhàn):廢舊電池可能存在腐蝕、變形或損壞等情況。視覺系統(tǒng)有時很難識別被污染的組件。密封劑、粘合劑或熱熔膠隨著時間的推移其濃度和特性發(fā)生改變,可能很難清除。
高電壓或危險品等風(fēng)險也不容小覷。最后,電纜或冷卻軟管等柔性部件的拆解也很難實(shí)現(xiàn)自動化。利勃海爾自動化系統(tǒng)產(chǎn)品經(jīng)理Viktor Bayrhof解釋說:“原則上拆解只是逆向的裝配,但它要復(fù)雜許多倍?!?/em>
利勃海爾創(chuàng)新自研電池組自動拆解全流程
為了能有效解決報廢鋰電池拆解之困局,由德國聯(lián)邦教育和研究部 (BMBF) 資助的“ZIRKEL”研究項目聚集了一支跨學(xué)科的團(tuán)隊,團(tuán)隊成員來自科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)單位,共同致力于研究電池的整個循環(huán)經(jīng)濟(jì)。利勃海爾在該項目框架內(nèi)開發(fā)出自動拆解電池組的策略和過程。
目的在于,通過機(jī)械拆解和分揀組件盡可能提高原材料的回收和再利用程度。我們的做法是:在早期階段就去除有價值的部件或含有有害物質(zhì)的部件,這樣的話,對所謂的“黑塊”(即電池被粉碎后留下的原材料混合物)進(jìn)行火法和濕法冶金處理的工作量就減少了,這種處理工作是成本密集且能源密集的。
自動拆解系統(tǒng)已正式試點(diǎn)運(yùn)行
利勃海爾的首個試點(diǎn)系統(tǒng)已經(jīng)在沃爾夫斯堡的Open Hybrid LabFactory研究園區(qū)內(nèi)安裝。
部分自動化原型加工站的3D布局
利勃海爾將在現(xiàn)場繼續(xù)支持該項目,并著手開展進(jìn)一步的系列測試。測試結(jié)果將被納入計劃中的電池可回收產(chǎn)品設(shè)計的行業(yè)準(zhǔn)則。
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