Dengan jangkaan pertumbuhan EV dalam dua dekad akan datang timbul persoalan bagaimana mengitar semula pek bateri lithium-ion besar yang memberi kuasa kepada mereka. Jurutera ORNL mengumpulkan demonstrasi untuk menunjukkan bahawa robot dapat mempercepat pembongkaran dan menjadikan proses lebih selamat bagi pekerja sambil meningkatkan jumlah hasil.
Hanya sebilangan kecil bateri kenderaan lithium-ion dikitar semula hari ini, dan sebahagian besar proses yang digunakan untuk melakukannya tidak automatik, kata Tim McIntyre, penyiasat utama di Bahagian Elektrik dan Tenaga Infrastruktur ORNL.
Sama ada pengitar semula hanya ingin melalui perumahan luar untuk mengakses bateri dan mengganti komponen yang usang, atau mengitar semula sepenuhnya timbunan bateri untuk pemulihan kobalt, litium, kerajang logam dan bahan lain, langkah pertama adalah diagnostik bateri untuk pengendalian dan pembongkaran yang selamat dan cekap .
"Dengan sistem kami, ketika robot mengambil pek bateri dan meletakkannya di barisan pengeluaran, ini menandakan kali terakhir manusia akan menyentuhnya sehingga terpecah-pecah," kata McIntyre.
Mengehadkan interaksi manusia adalah penting untuk keselamatan dan kecekapan. Robot dengan cepat mengeluarkan baut dan perumahan lain tanpa mengira caj yang tinggal, sementara pengendali manusia mesti melakukan proses yang tepat dan panjang untuk melepaskan bateri yang digunakan sebelum mematikannya secara manual. Pembongkaran automatik mengurangkan pendedahan manusia terhadap bahan kimia toksik yang terdapat di dalam bateri dan tahap kuasa tinggi yang menghampiri tahap 900 volt di beberapa kenderaan yang lebih baru.
Sistem automatik, yang dikembangkan sebagai sebahagian daripada DOE's Critical Materials Institute, atau CMI, dapat dikonfigurasi ulang dengan mudah ke semua jenis timbunan bateri. Ia dapat diprogram untuk mengakses hanya modul baterai individu untuk diperbaiki atau digunakan kembali sebagai penyimpanan tenaga pegun, atau bateri boleh dibawa turun ke paras sel untuk pemisahan dan pemulihan bahan.
Kerja ini berdasarkan kepakaran yang dikembangkan dalam projek ORNL sebelumnya untuk CMI yang memfokuskan pada pembongkaran cakera keras robot untuk pemulihan magnet nadir bumi. Jurutera juga membuktikan bahawa magnet tersebut boleh digunakan semula secara langsung pada motor elektrik.
"Pembongkaran komponen secara automatik yang mengandungi bahan kritikal bukan sahaja menghilangkan pembongkaran manual yang padat tenaga kerja, tetapi menyediakan proses yang efisien untuk memisahkan komponen menjadi aliran nilai yang lebih tinggi di mana bahan kritikal tersebut dipusatkan ke dalam stok bahan makanan individu untuk pemprosesan kitar semula," kata Pengarah CMI Tom Lograsso . "Nilai tambah ini adalah bahagian penting dalam mewujudkan proses yang ekonomik."
Para penyelidik mengikuti protokol yang sama setiap kali: memecah komponen yang digunakan secara manual dan mengumpulkan data mengenai proses itu untuk membuat alat dan kawalan robot yang diperlukan untuk menggerakkan sistem automatik, kata ahli pasukan projek ORNL, Jonathan Harter.
"Industri tidak terhad pada jumlah bateri yang dapat mereka gunakan dalam proses ini. Terdapat banyak tunggakan yang terkumpul. Faktor pembatas adalah masa yang diperlukan untuk melakukan pelepasan elektrik dan melakukan pembongkaran secara manual, ”kata Harter. Dia menganggarkan bahawa dalam waktu yang diperlukan dalam beberapa proses untuk membongkar 12 timbunan bateri dengan tangan, sistem automatik dapat menangani 100 atau lebih.
Langkah seterusnya adalah membina proses hingga skala komersial, dan pasukan McIntyre juga melihat peluang untuk menerapkan sistem pembongkaran yang sama pada kereta api kenderaan elektrik untuk pemulihan bahan seperti magnet nadir bumi, tembaga, keluli dan elektronik berkuasa utuh. Untuk menjadikan kitar semula lebih berkesan dari segi ekonomi, ia mesti dilakukan dengan hasil yang tinggi dan cukup fleksibel untuk memproses banyak produk pengguna dalam satu kemudahan, kata Harter.
"Jika pasar kenderaan elektrik meningkat seperti yang diharapkan dalam 10 hingga 20 tahun ke depan, kita perlu mengatasi masalah aliran sisa dan melihat kenderaan dan bateri yang habis ini sebagai pusat rantai bekalan bahan pembuatan," katanya.