향후 XNUMX년 동안 EV의 성장이 예상됨에 따라 전기를 공급하는 대형 리튬 이온 배터리 팩을 재활용하는 방법에 대한 문제가 발생합니다. ORNL 엔지니어는 로봇이 분해를 가속화하고 처리량을 크게 증가시키면서 작업자를 위해 프로세스를 더 안전하게 만들 수 있음을 보여주기 위해 데모를 만들었습니다.
ORNL의 전기화 및 에너지 인프라 부문 수석 연구원인 Tim McIntyre는 오늘날 리튬 이온 차량 배터리의 작은 비율만 재활용되며 재활용에 사용되는 대부분의 프로세스는 자동화되지 않는다고 말했습니다.
재활용 업체가 단순히 외부 하우징을 통해 배터리에 접근하고 마모된 부품을 교체하기를 원하든, 코발트, 리튬, 금속 포일 및 기타 재료를 회수하기 위해 배터리 스택을 완전히 재활용하든, 첫 번째 단계는 안전하고 효율적인 취급 및 분해를 위한 배터리 진단입니다. .
McIntyre는 "저희 시스템을 사용하면 로봇이 배터리 팩을 집어서 생산 라인에 놓을 때 사람이 배터리 팩을 만질 때까지 마지막으로 만질 수 있습니다."라고 말했습니다.
인간 상호 작용을 제한하는 것은 안전과 효율성 모두에 중요합니다. 로봇은 남은 충전량에 관계없이 볼트 및 기타 하우징을 신속하게 제거하는 반면, 작업자는 수동으로 분해하기 전에 사용한 배터리를 방전하는 정확하고 긴 프로세스를 수행해야 합니다. 자동 분해는 배터리 내부에서 발견되는 독성 화학 물질에 대한 인간의 노출과 일부 최신 차량의 900볼트 수준에 근접하는 고전력 수준을 줄입니다.
DOE의 CMI(Critical Materials Institute)의 일부로 개발된 자동화 시스템은 모든 유형의 배터리 스택으로 쉽게 재구성할 수 있습니다. 수리를 위해 개별 배터리 모듈에만 액세스하거나 고정 에너지 저장 장치로 재사용하도록 프로그래밍할 수 있습니다., 또는 배터리는 분리 및 재료 회수를 위해 셀 수준까지 분해될 수 있습니다.
이 작업은 희토류 자석 회수를 위한 하드 드라이브의 로봇 분해에 초점을 맞춘 CMI의 이전 ORNL 프로젝트에서 개발된 전문 지식을 기반으로 합니다. 엔지니어들은 또한 이러한 자석이 전기 모터에서 직접 재사용될 수 있음을 증명했습니다.
CMI 이사인 Tom Lograsso는 "중요한 재료가 포함된 구성 요소의 자동 분해는 노동 집약적인 수동 분해를 제거할 뿐만 아니라 구성 요소를 더 높은 가치의 흐름으로 분리하는 효율적인 프로세스를 제공합니다. 여기서 핵심 재료는 재활용 처리를 위한 개별 공급 원료에 집중됩니다."라고 말했습니다. . "이 부가가치는 경제적으로 실행 가능한 프로세스를 구축하는 데 중요한 부분입니다."
ORNL 프로젝트 팀원인 Jonathan Harter는 연구원들이 매번 동일한 프로토콜을 따릅니다.
“업계는 이 프로세스에 사용할 수 있는 배터리의 양에 제한이 없습니다. 이미 누적된 상당한 백로그가 있습니다. 제한 요소는 방전을 수행하고 수동으로 분해를 수행하는 데 걸리는 시간입니다.”라고 Harter가 말했습니다. 그는 일부 공정에서 12개의 배터리 스택을 손으로 분해하는 데 걸리는 시간에 자동화 시스템이 100개 이상을 처리할 수 있다고 추정했습니다.
다음 단계는 공정을 상업적 규모로 구축하는 것일 수 있으며 McIntyre의 팀은 희토류 자석, 구리, 강철 및 손상되지 않은 전력 전자 장치와 같은 재료의 회수를 위해 동일한 종류의 분해 시스템을 전기 자동차 드라이브 트레인에 적용할 기회도 보고 있습니다. 재활용을 보다 경제적으로 실현하려면 단일 시설에서 여러 소비자 제품을 처리할 수 있을 만큼 충분히 유연하고 높은 처리량으로 이루어져야 한다고 Harter는 말했습니다.
그는 “향후 10~20년 동안 전기차 시장이 예상대로 가속화된다면 우리는 폐기물 문제를 해결하고 이러한 폐차와 배터리를 제조 자재 공급망의 중심으로 봐야 할 것”이라고 말했다.