Önümüzdeki yirmi yılda elektrikli araçlarda beklenen büyümeyle birlikte, onlara güç sağlayan büyük lityum iyon pil paketlerinin nasıl geri dönüştürüleceği sorunu da ortaya çıkıyor. ORNL mühendisleri, robotların sökme işlemini hızlandırabileceğini ve verimi büyük ölçüde artırırken süreci işçiler için daha güvenli hale getirebileceğini göstermek için bir gösteri hazırladı.
ORNL'nin Elektrifikasyon ve Enerji Altyapıları Bölümü baş araştırmacısı Tim McIntyre, bugün lityum iyon araç akülerinin yalnızca küçük bir yüzdesinin geri dönüştürüldüğünü ve bunu yapmak için kullanılan süreçlerin çoğunun otomatikleştirilmediğini söyledi.
Bir geri dönüşümcü ister bataryalara erişmek ve aşınmış bileşenleri değiştirmek için sadece dış muhafazadan geçmek isterse kobalt, lityum, metal folyolar ve diğer malzemeleri geri kazanmak için batarya yığınlarını tamamen geri dönüştürmek istiyor olsun, ilk adım güvenli ve verimli kullanım ve sökme için batarya teşhisidir. .
McIntyre, "Sistemimizde, robot pil takımını alıp üretim hattına koyduğunda, bu, parçalara ayrılıncaya kadar bir insanın ona dokunacağı son zamanı işaret ediyor" dedi.
İnsan etkileşiminin sınırlandırılması hem güvenlik hem de verimlilik açısından önemlidir. Robotlar, kalan şarj miktarına bakılmaksızın cıvataları ve diğer mahfazaları hızlı bir şekilde çıkarırken, insan operatörlerin, kullanılmış pilleri manuel olarak parçalamadan önce boşaltmak için zorlu ve uzun bir süreç gerçekleştirmesi gerekiyor. Otomatik sökme, insanların pillerin içinde bulunan zehirli kimyasallara ve bazı yeni araçlarda 900 volt seviyesine yaklaşan yüksek güç seviyelerine maruz kalmasını azaltır.
DOE'nin Kritik Malzemeler Enstitüsü veya CMI'nın bir parçası olarak geliştirilen otomatik sistem, herhangi bir pil yığınına göre kolayca yeniden yapılandırılabilir. Yenileme veya sabit enerji depolama olarak yeniden kullanım için yalnızca ayrı ayrı akü modüllerine erişecek şekilde programlanabilir., veya piller, ayırma ve malzeme geri kazanımı için hücre seviyesine kadar parçalara ayrılabilir.
Çalışma, nadir toprak mıknatıslarının kurtarılması için sabit disklerin robotik olarak sökülmesine odaklanan CMI için önceki ORNL projelerinde geliştirilen uzmanlığa dayanıyor. Mühendisler ayrıca bu mıknatısların doğrudan elektrik motorlarında tekrar kullanılabileceğini de kanıtladı.
CMI Direktörü Tom Lograsso şunları söyledi: "Kritik malzemeleri içeren bileşenlerin otomatik olarak sökülmesi, yalnızca yoğun emek gerektiren manuel sökme işlemlerini ortadan kaldırmakla kalmıyor, aynı zamanda kritik malzemelerin geri dönüşüm işlemi için ayrı besleme stoklarında yoğunlaştığı bileşenleri daha yüksek değer akışlarına ayırmak için etkili bir süreç sağlıyor." . "Bu katma değer, ekonomik açıdan uygulanabilir bir süreç oluşturmanın önemli bir parçasıdır."
ORNL proje ekibi üyesi Jonathan Harter, araştırmacıların her seferinde aynı protokolü izlediğini söyledi: kullanılan bileşeni manuel olarak parçalamak ve otomatik bir sistemi çalıştırmak için gereken robotik araçları ve kontrolleri oluşturmak için bu süreçle ilgili verileri toplamak.
“Sektörün bu sürece alabileceği pil miktarı sınırlı değil. Zaten birikmiş önemli bir birikim var. Sınırlayıcı faktör, elektrik deşarjını gerçekleştirmek ve sökme işlemini manuel olarak gerçekleştirmek için gereken süredir" dedi Harter. Bazı işlemlerde 12 pil yığınını elle sökmek için gereken sürede, otomatik sistemin 100 veya daha fazlasını işleyebileceğini tahmin etti.
Bir sonraki adım, süreci ticari ölçeğe çıkarmak olabilir ve McIntyre'nin ekibi aynı tür sökme sistemini, nadir toprak mıknatısları, bakır, çelik ve sağlam güç elektroniği gibi malzemelerin geri kazanılması için elektrikli araç aktarma organlarına da uygulama fırsatlarını görüyor. Harter, geri dönüşümü ekonomik açıdan daha uygun hale getirmek için, bunun yüksek verimde yapılması ve birden fazla tüketici ürününü tek bir tesiste işleyecek kadar esnek olması gerektiğini söyledi.
"Elektrikli araç pazarı önümüzdeki 10 ila 20 yıl içinde beklendiği gibi hızlanırsa, atık akışı sorununu ele almamız ve bu kullanılmış araçları ve pilleri üretim malzemeleri tedarik zincirinin merkezi olarak görmemiz gerekecek" dedi.