Baterias feitas de materiais reciclados “melhores que as novas”

Há uma tendência do consumidor contra o uso de materiais reciclados. Queremos novo, não usado. Queremos um novo motor de arranque para o nosso carro, não um arrancado do ferro-velho. Os fabricantes pensam da mesma forma, especialmente quando se trata de fazer baterias com materiais reciclados.

Por mais que JB Straubel nos diga que sua nova empresa, a Redwood Materials, pode recuperar 95% ou mais das matérias-primas utilizadas na produção das baterias de íões-lítio, isso é apenas parte da equação. A outra parte é convencer os fabricantes de baterias a usar esses materiais recuperados para produzir novas baterias. “Em geral, a impressão das pessoas é que o material reciclado não é tão bom quanto o material virgem”, disse Yan Wang, professor de engenharia mecânica do Instituto Politécnico de Worcester, ao IEEE Spectrum. “As empresas de baterias ainda hesitam em usar material reciclado nas suas baterias.”

Uma equipa de investigadores liderada por Wang, que incluía pessoas do “US Advanced Battery Consortium” e a empresa de baterias “A123 Systems”, demonstrou que os construtores de baterias e automóveis não precisam se preocupar. Os resultados, publicados na revista Joule, mostram que as baterias com cátodos reciclados podem ser tão boas ou até melhores do que as que utilizam novos materiais. No resumo de seu relatório, o grupo diz:

Reciclar as baterias de iões de lítio usadas desempenha um papel significativo em aliviar a escassez de matérias-primas e problemas ambientais. Sendo, os materiais reciclados considerados inferiores aos materiais comerciais, impedindo a indústria de adotar materiais reciclados em novas baterias. Aqui, demonstramos que o (NMC 111) reciclado tem uma taxa superior e desempenho de ciclo, verificado por vários testes em indústria. Especificamente, células de 1 Ah com (NMC 111) reciclado têm o melhor resultado de ciclo de vida reportado para materiais reciclados e permitem 4.200 ciclos e 11.600 ciclos a 80% e 70% de retenção de capacidade, o que é 33% e 53% melhor do que o estado da arte, do (NMC 111) comercial. Entretanto, a sua taxa de desempenho é 88,6% melhor do que os pós comerciais a 5C. A partir de resultados experimentais e de modelos, a microestrutura única de materiais reciclados permite um desempenho eletroquímico superior. O material reciclado supera o equivalente disponível comercialmente, fornecendo uma solução verde e sustentável para baterias de iões de lítio gastas. ”

O material reciclado mostrou uma estrutura microscópica mais porosa que é melhor para os iões de lítio deslizarem para dentro e para fora. O resultado? Baterias com densidade de energia semelhante às feitas com cátodos comerciais, mas que também apresentaram um ciclo de vida até 53% mais longo. Os cátodos foram feitos usando uma técnica de reciclagem patenteada que a Battery Resourcers, uma startup cofundada por Wang, agora está a comercializar

A investigação é encorajadora

Embora as baterias recicladas não tenham sido testadas em carros, foram feitos testes em escalas industrialmente relevantes. Os investigadores criaram células-bolsa com padrões da indústria de 11 amperes-hora compostas por materiais com a mesma densidade das baterias de VE. Os engenheiros da A123 Systems fizeram a maior parte dos testes, diz Wang, usando um protocolo desenvolvido pela USABC para atender às metas de viabilidade comercial para veículos elétricos híbridos plug-in. Diz que os resultados provam que os materiais reciclados do cátodo são uma alternativa viável aos materiais originais.

A maioria dos recicladores de bateria produz elementos separados para vender a empresas de materiais de bateria, que por sua vez farão os materiais de alta qualidade para fabricantes de automóveis e baterias. Mas o valor real de uma bateria de VE está no cátodo, diz Wang. Os materiais catódicos são combinações com proprietários de metais, incluindo níquel, manganês e cobalto, transformados em partículas com tamanhos e estruturas específicos.

A tecnologia de reciclagem da Battery Resourcers produz vários materiais catódicos NMC prontos para uso com base no que uma construtora de carros deseja. Isso significa que a venda de materiais reciclados pode gerar lucro, algo que as empresas de reciclagem dizem que pode ser difícil de fazer. “Somos a única empresa que dá uma saída que é um material catódico. Outras empresas fabricam elementos, portanto, seu valor acrescentado é menor ”, acrescenta Wang.

Teste de Campo

A empresa já vende materiais reciclados para fabricantes de baterias em pequena escala. Planeia inaugurar sua primeira fábrica comercial, que terá capacidade para processar 10.000 toneladas de baterias, em 2022. Em setembro, angariou 70 milhõesUS $ , com os quais a empresa planeia lançar mais duas instalações na Europa até o final de 2022. Ao todo, a empresa espera ter 30.000 toneladas de capacidade de reciclagem até o final do próximo ano de todos os três locais de escala comercial. A produção de material catódico será adicionada a esses locais em 2023.

No site da empresa, o CEO Michael O’Kronley diz que a empresa espera que a Europa seja um mercado maior do que os EUA. “A Europa tem as mesmas preocupações que os EUA têm sobre a retenção de materiais essenciais para baterias na cadeia de abastecimento.” acrescenta que os legisladores europeus atualmente exigem a reciclagem das baterias por parte dos OEMs(fabricante de equipamento original) e provavelmente irão exigir o uso de materiais reciclados nas baterias também. A maioria dos materiais essenciais para baterias é produzida atualmente na Ásia, mas O’Kronley diz que a indústria está a mudar de uma alta concentração em locais específicos para uma operação mais global.

“Quer seja a empresa asiática que se muda para a Europa ou América do Norte, ou novos concorrentes que estão a chegar e a fornecer para a Europa e América do Norte – somos um novo operador que chega para fornecer essas regiões – a cadeia de fornecimento de material de bateria terá que ser localizada. Nós fazemos parte disso. ”

O’Kronley diz que a empresa está em negociações com vários OEMs e empresas de eletrónicos de consumo, mas recusou-se a fornecer detalhes. No entanto, ele disse que os OEMs de veículos e fabricantes de baterias já usaram o material do cátodo da empresa e em baterias para teste e para compará-lo com cátodos “virgens”.

“A Battery Resourcers acredita que, a longo prazo, é necessário uma cadeia de fornecimento integrada verticalmente e ser capaz de extrair o maior valor dessas baterias gastas. Estamos a avançar na produção desses materiais que vão direto para uma nova bateria. ”

O mundo está concentrado intensamente na reciclagem de baterias para veículos elétricos, em parte para combater a desinformação existente de que as baterias velhas são apenas descartadas em aterros, uma narrativa promovida por aqueles que não querem ver o sucesso da revolução dos VE. Mas se um reciclador como o Battery Resourcers pode realmente fornecer materiais recapturados que são melhores do que os novos, esse argumento praticamente desaparece.

Desinformação e novas tecnologias

Os leitores perspicazes apontarão que muitas empresas estão a afastar-se da tecnologia NMC 111 em direção da LFP(lítio-ferro-fostato). Isso é verdade, e sem dúvida a Battery Resourcers já está a planear maneiras de reciclar essas baterias também.

Fonte:https://cleantechnica.com/2021/10/21/batteries-made-from-recycled-materials-better-than-new/

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