Sve o baterijama za električna vozila

Početkom godine General Motors je objavio da planiraju prestati s proizvodnjom modela na benzinski i dizelski pogon do 2035. godine. Audi je čak stavio rok na prekid proizvodnje takvih vozila dvije godine ranije, a i mnoge druge autokompanije imaju sličan cilj. Tako je elektrifikacija flota postala odjednom utrka s vremenom. A za nadolazeći period u kojem će dominirati električna vozila, znanstvenici imaju dva velika izazova. Prvi je kako smanjiti količinu rijetkih i skupih metala u baterijama, kao i onih problematičnih čije iskopavanje nanosi ekološku ili društvenu štetu. Drugi izazov je poboljšati recikliranje baterija kako bi se vrijedni metali iz njih mogli učinkovito ponovno iskoristiti. Više u nastavku.

Koliko traje baterija na električnom autu? Recikliranje baterija je trenutačno neisplativo

Koliko traje baterija na električnom autu? Proizvođači automobila i baterija već troše milijarde dolara kako bi dugoročno smanjili troškove proizvodnje te recikliranja baterija za električna vozila. Jedan od problema je što je recikliranje trenutačno neisplativo (osim za okoliš) i skuplje od iskopavanja materijala. Od 12 postojećih procesa recikliranja baterija na bazi litija, samo su tri ekonomski isplativa. Dobivanje litija recikliranjem čak je pet puta skuplje od proizvodnje novog materijala, budući da je proces recikliranja baterija na bazi litija tehnološki zahtjevniji od recikliranja drugih vrsta baterija. Litij-ionske baterije sačinjene su od više vrsta materijala u odnosu na druge vrste baterija pa je proces recikliranja kompleksniji. Litij je zapaljivi materijal koji zahtijeva posebno rastavljanje i skladištenje što je opet – preskupo.

Dobivanje litija recikliranjem čak je pet puta skuplje od proizvodnje novog materijala

Tipovi baterija u današnjim el. automobilima

Primjerice, jedan automobil koji pokreće litij-ionska baterija (NMC532) može trebati, ovisno o modelu, čak oko 8 kg litija, 35 kg nikla, 20 kg mangana te 14 kg kobalta, podaci su američkog Nacionalnog laboratorija Argonne. Te baterije su lagane s velikim kapacitetom pražnjenja i punjenja te dugim vijekom trajanja pa se pretpostavlja da će u budućnosti dominirati autoindustrijom. Iako su skupe, danas su već 30 puta jeftinije nego kad su se pojavile na tržištu kao male prijenosne baterije ranih 90-ih godina prošlog stoljeća. Proces pražnjenja i punjenja sastoji se u prijenosu litijevih iona s jedne elektrode na drugu.

Drugi tip baterije su olovne i najstariji su tip punjivih baterija. Ekonomične su no mana im je niska specifična energija te ograničen broj ciklusa punjenja i pražnjenja. Kapacitet im naglo opada na niskim temperaturama, a jedan od nedostataka je što se ne smiju puniti strujom većom od 1/10 kapaciteta što može rezultirati vrlo dugim trajanjem punjenja.

Električni VW, Audi i Škoda modeli – najbolje za uloženi novac

Veliki napredak u dosegu električnih automobila

Početkom godine start-up za razvoj baterija Our Next Energy (ONE) ugradio je u Teslin Model S baterije vlastitog dizajna, s kojima je model S prešao 1225 km, dok je na tvorničkim baterijama deklarirano samo 650 km. Sljedeći cilj im je u BMW-ov električni SUV IX ugraditi svoje baterije i omogućiti mu domet od 930 km. Ovu novu Gemini bateriju ONE opisuje kao dual kemijsku bateriju proširenog dometa. Baterija koristi dvije odvojene kemijske formule, obje temeljene na litij-ionskim baterijama. Svaka je optimizirana za drugačiji slučaj upotrebe, kako bi pohranila više energije od ostalih tehnologija baterija. Koristi manje litija, kobalta, nikla i grafita od konkurenata. To je značajno jer se već predviđa nestašica baterija i sirovina.

Uskoro nas čeka poplava baterija koje će trebati reciklirati

Dobra strana je da još uvijek ima vremena za rad na strategiji održivog recikliranja kako bismo se pripremili za poplavu baterija koje će vjerojatno ući u tok recikliranja za otprilike osam do deset godina. Naime, baterije imaju životni vijek od 10 do 13 godina, pa iako možda još nisu spremne za recikliranje u velikim količinama, znamo da su na putu. Električni automobili imaju sofisticirane sustave upravljanja baterijama koji dugoročno čuvaju ispravnost njihovih baterija. Većina proizvođača nudi jamstvo na baterije od sedam ili osam godina, ali postoji očekivanje industrije da će baterije za električna vozila trajati dulje od toga.

Sada je već jasno da će većina baterija za električna vozila nadživjeti vozila u koja su ugrađene, a čak i tada imaju drugi život vrijedan truda prije nego što ih treba odložiti za recikliranje. Stoga vađenje baterije iz električnog automobila i stavljanje nove baterije nije održiv prijedlog. Održivije je izvaditi bateriju iz automobila nakon 20 godina, reciklirati automobil i ponovno upotrijebiti bateriju.

Baterije imaju životni vijek od 10 do 13 godina

Volkswagen otvorio pogon za recikliranje automobilskih baterija

Kompanije diljem svijeta već ulažu u pogone za recikliranje kako bi zadovoljile ovu veliku potražnju. Na dobrom je putu Volkswagen koji je otvorio u 2021. godini svoj prvi pogon koji se bavi isključivo recikliranjem automobilskih baterija. Cilj projekta jest uzeti stare litij-ionske baterije korištene u automobilima i iz njih izvući korisne sirovine poput litija, nikla, mangana i kobalta, te izdvojiti aluminij, bakar i plastiku. Na taj bi se način, u idealnom scenariju, moglo reciklirati do 90% svih sastojaka baterija. U ovom će se pogonu reciklirati samo automobilske baterije koje se više ne mogu nikako upotrijebiti u neke druge svrhe. Naime, prije ovakvog ekološkog zbrinjavanja provodit će se analiza koja će pokazati je li rabljena baterija još sposobna davati napon dovoljan za njezin “drugi život” u sustavima dugotrajne pohrane energije, mobilnim stanicama za punjenje vozila i sl.

Kolika je stvarna opasnost od zapaljenja baterije električnog auta?

Ono što je bitno za ovaj proces jest da je on usklađen s ekološkim ciljevima Volkswagen grupe. To znači da on smanjuje emisije ugljičnog dioksida jer ne koristi energetski zahtjevan proces taljenja materijala. Naprotiv, VW planira baterije u procesu recikliranja dubinski isprazniti te rastaviti na sastavne dijelove. Oni se potom melju u granule i suše, pri čemu nastaje tzv. “crni prah” – sastavljen od litija, nikla, mangana, kobalta i grafita. Ti se elementi iz praha izdvajaju kemijskim hidrometalurškim procesima, otapanjem u vodi i kemikalijama, koje će za Volkswagen provoditi nekoliko partnera. U konačnici će se od vrijednih materijala iz starih baterija dobivati sirovine za proizvodnju novih baterijskih katoda. VW računa da će korištenjem recikliranih materijala i obnovljivih izvora energije prilikom izrade nove prosječne automobilske baterije, kapaciteta 62 kWh, uštedjeti 1,3 tone ugljičnog dioksida koji neće završiti u atmosferi.

Zaključak

Kraj životnog vijeka baterija vrlo je važan kako bi se osiguralo da se baterije sigurno zbrinu i da se materijali oporabe i ponovno koriste u proizvodnji baterija. Iako se mnogo toga događa kako bi se potaknulo širenje električnih vozila i zauvijek zamijenili benzinski automobili, mnogi ljudi istovremeno rade na tome da se baterije za električna vozila ponovno koriste, da im se mijenja namjena i da se u konačnici recikliraju. Najveći je izazov pronaći kako stvoriti sustav zajedničkih kolekcija među više proizvođača originalne opreme i reciklaža kako za troškovnu tako i za ekološku učinkovitost.

Kakvo je danas stanje s punionicama za električna vozila u Hrvatskoj i koliko košta punjenje?