ด้วยการเติบโตที่คาดการณ์ไว้ใน EVs ในอีกสองทศวรรษข้างหน้า ปัญหาของการรีไซเคิลชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขนาดใหญ่ที่ใช้พลังงาน วิศวกรของ ORNL ได้รวบรวมการสาธิตเพื่อแสดงให้เห็นว่าหุ่นยนต์สามารถเร่งการถอดประกอบและทำให้กระบวนการปลอดภัยยิ่งขึ้นสำหรับผู้ปฏิบัติงานในขณะที่เพิ่มปริมาณงานอย่างมาก
ทิม แมคอินไทร์ นักวิจัยหลักของแผนกไฟฟ้าและโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานของ ORNL กล่าวว่ามีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในรถยนต์เพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่ถูกรีไซเคิล และกระบวนการส่วนใหญ่ที่ใช้ในการทำเช่นนั้นไม่ได้ดำเนินการโดยอัตโนมัติ
ไม่ว่าผู้รีไซเคิลเพียงต้องการผ่านตัวเรือนด้านนอกเพื่อเข้าถึงแบตเตอรี่และเปลี่ยนส่วนประกอบที่สึกหรอ หรือรีไซเคิลกองแบตเตอรี่ทั้งหมดเพื่อนำโคบอลต์ ลิเธียม ฟอยล์โลหะ และวัสดุอื่นๆ กลับมาใช้ใหม่ ขั้นตอนแรกคือการวินิจฉัยแบตเตอรี่เพื่อการจัดการและถอดแยกชิ้นส่วนอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ .
“ด้วยระบบของเรา เมื่อหุ่นยนต์หยิบแบตเตอรี่ขึ้นมาและนำไปใส่ในสายการผลิต จะเป็นครั้งสุดท้ายที่มนุษย์จะแตะต้องมันจนกว่ามันจะแยกเป็นชิ้นๆ” แมคอินไทร์กล่าว
การจำกัดปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์มีความสำคัญต่อทั้งความปลอดภัยและประสิทธิภาพ หุ่นยนต์จะถอดสลักเกลียวและตัวเรือนอื่นๆ ออกอย่างรวดเร็วโดยไม่คำนึงถึงประจุที่เหลืออยู่ ในขณะที่ผู้ปฏิบัติงานที่เป็นมนุษย์ต้องดำเนินการขั้นตอนที่เข้มงวดและใช้เวลานานในการคายประจุแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วก่อนที่จะทำลายด้วยตนเอง การถอดแยกชิ้นส่วนอัตโนมัติช่วยลดการสัมผัสสารเคมีที่เป็นพิษที่พบในแบตเตอรี่และระดับพลังงานสูงที่เข้าใกล้ระดับ 900 โวลต์ในรถยนต์รุ่นใหม่บางรุ่น
ระบบอัตโนมัติที่พัฒนาขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของ Critical Materials Institute หรือ CMI ของ DOE สามารถกำหนดค่าใหม่ให้กับกองแบตเตอรี่ประเภทใดก็ได้ สามารถตั้งโปรแกรมให้เข้าถึงเฉพาะโมดูลแบตเตอรี่แต่ละชุดเพื่อการตกแต่งใหม่หรือนำกลับมาใช้ใหม่เป็นที่จัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่, หรือสามารถถอดแบตเตอรี่ออกจากกันจนถึงระดับเซลล์เพื่อแยกและนำวัสดุกลับมาใช้ใหม่
งานนี้สร้างขึ้นจากความเชี่ยวชาญที่พัฒนาขึ้นในโครงการ ORNL ก่อนหน้านี้สำหรับ CMI ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การถอดชิ้นส่วนฮาร์ดไดรฟ์ของหุ่นยนต์เพื่อกู้คืนแม่เหล็กหายาก วิศวกรยังพิสูจน์ด้วยว่าแม่เหล็กเหล่านี้สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้โดยตรงในมอเตอร์ไฟฟ้า
Tom Lograsso ผู้อำนวยการ CMI กล่าวว่า "การถอดแยกชิ้นส่วนอัตโนมัติที่มีวัสดุที่สำคัญไม่เพียงแต่ช่วยลดการถอดประกอบแบบใช้แรงงานคนเท่านั้น แต่ยังช่วยให้มีกระบวนการที่มีประสิทธิภาพในการแยกส่วนประกอบออกเป็นลำธารที่มีมูลค่าสูงขึ้น . “มูลค่าเพิ่มนี้เป็นส่วนสำคัญของการสร้างกระบวนการที่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ”
Jonathan Harter สมาชิกทีมโครงการ ORNL กล่าวว่านักวิจัยปฏิบัติตามโปรโตคอลเดียวกันในแต่ละครั้ง: ทำลายส่วนประกอบที่ใช้ด้วยตนเองและรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการนั้นเพื่อสร้างเครื่องมือและการควบคุมหุ่นยนต์ที่จำเป็นในการขับเคลื่อนระบบอัตโนมัติ
“อุตสาหกรรมไม่ได้จำกัดอยู่ที่ปริมาณแบตเตอรี่ที่สามารถนำไปใช้ในกระบวนการนี้ได้ มีงานในมือจำนวนมากที่สะสมไว้แล้ว ปัจจัยจำกัดคือเวลาที่ใช้ในการคายประจุไฟฟ้าและทำการถอดแยกชิ้นส่วนด้วยตนเอง” ฮาร์เตอร์กล่าว เขาคาดว่าในกระบวนการบางอย่างในการแยกชิ้นส่วนแบตเตอรี่ 12 กองด้วยมือ ระบบอัตโนมัติสามารถรองรับได้ 100 ก้อนขึ้นไป
ขั้นต่อไปอาจเป็นการสร้างกระบวนการในเชิงพาณิชย์ และทีมงานของ McIntyre ยังมองเห็นโอกาสในการนำระบบการถอดแยกชิ้นส่วนแบบเดียวกันนี้ไปใช้กับรถไฟขับเคลื่อนยานพาหนะไฟฟ้าเพื่อนำวัสดุกลับมาใช้ใหม่ เช่น แม่เหล็กแรร์เอิร์ธ ทองแดง เหล็ก และอิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ไม่บุบสลาย ในการทำให้การรีไซเคิลเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจมากขึ้น จะต้องดำเนินการด้วยปริมาณงานสูงและมีความยืดหยุ่นเพียงพอที่จะดำเนินการกับสินค้าอุปโภคบริโภคหลายรายการในโรงงานแห่งเดียว ฮาร์เตอร์กล่าว
“หากตลาดรถยนต์ไฟฟ้าเร่งตัวตามที่คาดในอีก 10 ถึง 20 ปีข้างหน้า เราจะต้องจัดการกับปัญหากระแสของเสีย และดูยานพาหนะและแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วเหล่านี้เป็นศูนย์กลางของห่วงโซ่อุปทานสำหรับวัสดุการผลิต” เขากล่าว