Как производят и утилизируют батареи для электрокаров? Возможна ли переработка аккумуляторов электромобилей?
Большинство владельцев электромобилей перешли на такой вид транспорта не только из-за удобства, но и из этических соображений — электромобиль значительно менее вреден для окружающей среды, нежели обычная машина. И ключевая особенность электрокара, делающая его таким экологичным — это элемент питания, аккумулятор. Давайте взглянем на него поближе и познакомимся с процессом его производства и утилизации.
Как производят аккумуляторные батареи для электромобилей?
Первый этап в изготовлении батареи — изготовление двух видов смесей: из токопроводящей добавки и анодного или катодного порошка. Для однородного соединения ингредиентов используют связующее вещество на основе деионизированной воды и специальный бак с миксером. Этот миксер оснащен двумя типами лопастей. Большие и гладкие лопасти (на картинке сверху) отвечают за смешивание компонентов, а маленькие зубчатые (снизу) — за их гомогенизацию смеси, то есть ее однородность. Получаются два типа смесей — анодная отвечает за положительную полярность, а катодная — за отрицательную.
Смеси наносят тонким слоем на фольгу — анодную на медную, а катодную — на алюминиевую. При этом на краю листа фольги оставляют чистый край — из него потом будут вырезаны выводы. Нанесенная смесь содержит лишнюю влагу из-за связующего вещества, поэтому после нанесения ее дополнительно сушат. Рулоны фольги прокатывают, чтобы добиться оптимальной плотности нанесенного вещества. Из обработанной фольги вырезаются электроды с выводами, и на этом подготовительный этап завершается — осталось только собрать экологичный аккумулятор.
Электроды поочередно укладывают в стопку, а между ними протягивают ленту сепаратора. Каждая пара анодного и катодного электрода — это гальванический элемент, то есть батарейка, источник питания. Чем больше таких пластинок содержит аккумулятор, тем выше его емкость. Стопки анодов и катодов нужной емкости упаковывают в листы сепаратора. На картинке выводы выглядывают из упаковки справа — серые алюминиевые и оранжевые медные.
Выводы обжимают клеммами, и в таком виде питательный блок отправляется на сушку в печь. Высушенный блок упаковывают в корпус с отверстиями для клемм. Теперь осталось лишь залить проводник — электролит. Его вливают в аккумулятор через предохранительный клапан на корпусе, который есть в любом Li-ion аккумуляторе. Готовые аккумуляторы собираются в большие питательные элементы по 10, 20 и даже 40 штук. Именно в таком виде они и поставляются для питания электромобилей.
В России производством аккумуляторных батарей занимается завод «Лиотех», открывшийся в Новосибирске в 2010 году. Именно на таких батареях ездят экологичные троллейбусы Санкт-Петербурга и Москвы.
Как утилизируют аккумуляторы для электромобилей?
Несмотря на всю экологичность использования, сами аккумуляторы содержат токсичные вещества, и без должной утилизации могут навредить окружающей среде. Эффективный и экологичный метод переработки был придуман компанией Duesenfeld относительно недавно — в начале 2020 года.
Израсходованный аккумулятор разбирают и сортируют детали. Все компоненты измельчают под давлением, а химические реакции останавливают газообразным азотом. Когда давление снижается, начинает испаряться электролит — его восстанавливают в виде конденсата и собирают в емкость.
Твердые остатки батареи высушивают, сортируют и перерабатывают для дальнейшего использования. На этом этапе уже не остается токсичных веществ — лишь черные и цветные металлы.
С помощью такого метода можно добиться повторного использования около 90% всех материалов аккумулятора. Такая переработка признана эффективной и безопасной, а главное — экологичной.
В ЕС действует директива, диктующая, как обращаться с отработавшими свой ресурс аккумуляторами. Согласно ей, ответственность за рециклинг лежит на производителе — то есть автомобильной компании.