Применение литий-ионных аккумуляторных батарей в потребительских товарах быстро растет, что приводит к увеличению спроса на ресурсы: например, по оценкам, в 2007 году на батареи приходилось около 25% мировых закупок кобальта. Очевидно, что утилизация батарей может помочь сберечь природные ресурсы.
Однако, количественно оценить, в какой степени переработка аккумуляторных батарей экономит природные ресурсы (с учетом их сложного состава и запутанной международной производственной цепочки), не так-то просто.
Аппетиты индустрии
Батареи были чрезвычайно востребованным продуктом на протяжении десятилетий, но сегодня всё идет к тому, что их важность будет только повышаться. За эти годы прогресс в индустрии действительно был значительным и ощутимым, особенно по ключевым потребительским параметрам, таким как: возможность перезарядки, миниатюризация и повышение производительности на единицу объема в условиях повышенных требований в высококонкурентной технологической среде, где балом правят мобильные телефоны, носимые устройства и ноутбуки.
Но в эпоху, когда потребность в энергоснабжении растет, батареи становятся также важны для возобновляемого хранения энергии – речь идет о чрезвычайно перспективном рынке электромобилей. В тех же автомобилях Tesla используется множество аккумуляторных батарей, которые не сильно отличаются от тех, что установлены в наших с вами ноутбуках.
Для всех этих индустрий, ожидания от перезаряжаемых литий-ионных батарей (впервые поступивших в продажу еще в 1990-х годах) очень высоки. Сами по себе эти простые на вид батареи с алюминиевым или железным корпусом, довольно сложны. Они состоят из катода со смешанным покрытием из оксида лития на алюминиевом токоприемнике, анода с углеродным покрытием на медном коллекторе, сепараторе и электролите, причем последний является неорганической солью, растворенной в органических жидкостях. Активный катодный материал LiMeO2 имеет большое значение с точки зрения его стоимости и экологических рисков. Не только сама батарея является технически сложной, но и ее производственная цепочка.
Глобальная сеть
Если говорить только о катодном материале, сборщики батарей полагаются на поставщиков катодов, которые, в свою очередь, полагаются на различные металлообрабатывающие предприятия, а они уже зависят от шахтеров. В общем, это глобальная и запутанная сеть.
Сегодня производители аккумуляторов также руководствуются принципами более чистого производства и хотят, чтобы батареи были максимально экологичными в изготовлении. Очевидно, что перезаряжаемые батареи гораздо менее вредны для окружающей среды, чем обычные – ведь они используются по много раз прежде, чем от них избавятся.
Но рано или поздно это все же происходит. И следующим шагом является переработка перезаряжаемых батарей. Это связано не только принципами более чистого производства: экономика и рыночные механизмы вынуждают производителей использовать вторичные материалы.
Проблемы и сложности переработки
По оценкам, использование кобальта в перезаряжаемых батареях выросло с 700 тонн в 1995 году до 12 000 тонн в 2005 году (по прикидкам, в 2019 речь идет уже о 20 000 тонн), а мы помним, что на долю кобальта в секторе батарей приходится почти 25% его мировых закупок.
Неудивительно, что власти многих стран установили правила и положения по утилизации батарей. Например, в соответствии с актуальной директивой Евросоюза, не менее 50% от среднего веса отходов батарей должны быть переработаны в их первоначальные материалы для повторного использования или для других целей, исключая рекуперацию энергии. Неудивительно, что в области процессов переработки проводится много исследований. Основная исследовательская работа сосредоточена на таких катодных материалах, как кобальт, никель и литий. Тем не менее, вопросов в сфере переработки батарей еще предостаточно.
В первую очередь, контролю вторичной переработки (государственному или негосударственному) препятствует ситуация на рынке, с его многочисленными участниками международной торговли, что приводит к недостаточной прозрачности информации, а также к трудностям с распределением ресурсов.
Во-вторых, идут споры о том, как корректно определять степень утилизации: следует ли просто брать массу батарей, как в вышеупомянутой Директиве ЕС, или же сосредоточиться на исчерпаемых металлах, которые представляют опасность для окружающей среды? Может показаться удивительным, что не только самый обычный литий, но также и марганец в литий-ионных аккумуляторах на практике не утилизируются вовсе, а берутся только такие материалы, как никель и кобальт.
Конечно, этим проблемам обязательно нужно найти решение, как для оптимизации и удешевления процесса производства батарей, так и для экологии.
