🚘Аккумулятор умер — да здравствует аккумулятор: как старые батареи превращают в новые

Первая массовая волна отработавших батарей электромобилей ещё впереди. По оценкам Международного энергетического агентства (IEA), около 1,2 млн EV-батарей достигнут конца срока службы в 2030 году, а к 2040-му — порядка 14 млн. И возникает вопрос: что делать с сотнями килограммов материалов в каждой из них?

♻️ В СПбПУ предлагают не просто извлекать из старых аккумуляторов металлы, а возвращать их компоненты в производство новых батарей.

В исследовании группы ученых из СПбПУ отработанный катод LiCoO₂ обрабатывали 1,5 М раствором яблочной кислоты с 3% H₂O₂. Эффективность извлечения кобальта достигла 95%, после чего полученный раствор использовали для синтеза новых катодных материалов NCM111, NCM622 и NCM811.

Исследователи включили в процесс и графитовый анод. После восстановления его удельная ёмкость составила 340,4 мА·ч/г, а после 55 циклов — 338,4 мА·ч/г при кулоновской эффективности 99,9%. Оставшийся после обработки раствор снова использовали для синтеза NCM-катода.

Получается почти замкнутая схема:

🔋 старая батарея → переработка → восстановленный графит + новый катод → следующая батарея.

Важно, что переработка — лишь часть более широкой исследовательской программы. Группа ученых СПбПУ — А.А. Попович, П.А. Новиков, А.А. Косенко, К.А. Пушница и коллеги — занимается разными этапами жизненного цикла литий-ионных аккумуляторов: материалами катодов и их безопасностью, переработкой LiCoO₂, NCM, LFP и графита, 3D-печатью компонентов аккумуляторов и новыми материалами для электродов.

И такие технологии понадобятся довольно скоро. Согласно Регламенту ЕС 2023/1542, к концу 2031 года при переработке батарей необходимо обеспечить извлечение 80% лития и 95% кобальта, никеля и меди. С 18 августа 2031 года для EV-батарей также устанавливаются минимальные доли вторичного сырья в активных материалах: 16% кобальта, 6% лития и 6% никеля.

Получается интересный сдвиг в самой логике отрасли: раньше батарею проектировали прежде всего так, чтобы она хорошо работала. Теперь всё важнее становится ещё один вопрос — что мы будем делать с ней через 10–15 лет?

И если замкнутый цикл действительно удастся довести до промышленного масштаба, старая батарея электромобиля станет не просто опасным отходом, а месторождением лития, никеля, кобальта и графита, которое уже добыли за нас.

🇷🇺Кому это может быть интересно в промышленности?

В первую очередь — «РЭНЕРА» (Росатом)⁠, которая уже производит литий-ионные ячейки, катодные материалы и тяговые батареи для электротранспорта и разворачивает в России крупносерийное производство аккумуляторов. Потенциальными потребителями технологий замкнутого цикла могут быть и производители электротранспорта — например, КАМАЗ⁠ с его электробусами и другим электротранспортом. Отдельное направление — непосредственно переработчики аккумуляторов и электронного лома: например, «Мегаполисресурс» в Челябинске уже использует гидрометаллургическую переработку Li-ion аккумуляторов с извлечением кобальта, меди, лития и алюминия.

Для таких компаний разработка СПбПУ интересна следующим шагом: не просто достать ценные металлы из старой батареи, а вернуть катод и графит непосредственно в производство следующего аккумулятора.

Еще про электрокары 👈