Отечественные ученые предложили технологию переработки старых литиевых батарей

ЭкспертHi-Tech

Вскрытие покажет

Отечественные ученые предложили технологию переработки старых литиевых батарей, которая позволяет удешевить производство новых

Сергей Куликов

В общей куче даже обычные батарейки могут оказаться взрывчатым веществом. Александр Щербак/ТАСС

Сотрудники НИТУ МИСиС разработали технологию безопасной утилизации аккумуляторных батарей, содержащих литий. Они представили всю технологическую цепочку переработки — от вскрытия батарей до возможного повторного использования составляющих их материалов (стали, никеля, титана и лития). По их мнению, этот метод позволит снизить себестоимость новых источников питания на 30–40% за счет использования при их изготовлении вторичных материалов. Предлагаемая технология в первую очередь может быть использована в рамках программы развития электротранспорта в Москве, где сегодня эксплуатируется около 600 электробусов и зарегистрировано порядка 10% отечественных электромобилей.

Как плавить литий

Специалисты МИСиС разработали универсальный метод вскрытия батарей, ресурс которых выработан, при помощи криогенно-вакуумной установки, которая является их ноу-хау и защищена патентом.

«В настоящий момент существует свыше 50 типоразмеров электрохимических систем, которые используются в бытовой и специальной технике, — поясняет директор Центра инжиниринга промышленных технологий НИТУ МИСиС Вадим Тарасов. — Для каждой из них необходим свой метод вскрытия и извлечения полезных компонентов, который должен быть не только эффективным, но и безопасным».

По словам разработчиков, установка, на которой они предлагают перерабатывать литий-ионные аккумуляторные батареи, представляет собой специальную вакуумную печь. В ней после всех процессов можно получать такие материалы, как гидроксид диалюминат лития, алюминат лития и т. д., поясняет Вадим Тарасов. «Технологическая площадка для нашей вакуумно-термической установки, способной перерабатывать тысячу батарей в месяц, занимает примерно 50–60 квадратных метров, не более, — уточняет он. — У нас сейчас разработано порядка пяти–шести вариаций, которые могут отличаться в зависимости от того, какие требования предъявляет заказчик».

Процесс прост: если батарея крупноразмерная, то предполагается ее механическая разборка: снимается крышка, вынимается электродный пакет, который опускается в специальный раствор. В итоге источник тока разделяется на литий и диоксид марганца. А корпусные детали отмываются и отправляются дальше по технологической цепочке либо на переработку, либо для повторного использования. Главная задача — отработать до мелочей процесс пожаровзрывобезопасного вскрытия батареи — решается как раз за счет использования в технологической цепочке вакуумной установки.

Накопление накопителей

Как считает директор по отраслевым решениям компании КРОК в энергетике Алексей Борисов, провозглашенная декарбонизация экономики предполагает ускоренное распространение литий-ионных аккумуляторов, используемых в системах накопления энергии и на электротранспорте. Так что технология переработки отслуживших свое аккумуляторных систем на основе лития более чем актуальна.

Да и статистика использования электротранспорта свидетельствует о неуклонном росте интереса к нему потребителей. По данным международного агентства JATO Dynamics, за январь–ноябрь 2020 года было зарегистрировано на 72% больше электроавтомобилей, чем за аналогичный период 2019 года. Разумеется, переход на «зеленый» транспорт займет какое-то время, но его количество с каждым годом растет, и этот фактор уже нельзя сбрасывать со счетов. По оценке Bloomberg NEF, доля электромобилей в общем автопарке планеты сегодня составляет около 1%, а к 2040 году вырастет до 31%. Так что счет использованным аккумуляторным батареям пойдет на миллионы штук.

Отсюда и потребность в том, чтобы искать новые способы эффективной переработки литий-ионных аккумуляторов.

Часть отработанных источников тока из электромобилей, еще сохраняющих какую-то часть заряда, используется в промышленных резервных накопителях энергии, где не так важны массогабаритные параметры. Однако и они в будущем все равно подлежат утилизации.

«Нас как ученых сейчас беспокоит вопрос о том, что в ближайшее время автобусный парк Москвы будет разгружать источники тока, установленные на электробусы, — поясняет Вадим Тарасов. — По моим подсчетам, уже к лету начнется съем крупноразмерных источников тока — литий-ионных систем на основе оливина (фосфата железа). И куда их девать, пока не совсем решено…»

Алексей Зотов/ТАСС

По его словам, неизвестно, какой срок службы был заложен в источниках питания для этого вида транспорта. «Скорее всего, рассчитаны они на три, максимум пять лет, — полагает Тарасов. — Но, судя по тому, что после холодов электробусы стали вставать на подзарядку все чаще, срок эксплуатации подходит к концу. Все зависит от окружающей температуры: чем она ниже, тем быстрее батарея требует замены».

При этом сами аккумуляторы для электромобилей имеют довольно внушительные весовые характеристики. Более того, их показатели тоже могут меняться, особенно в российских условиях. Например, такая популярная марка электромобиля, как Nissan Leaf, имеет батарею со средней продолжительностью жизни шесть–восемь лет. «Однако в условиях российского климата это срок сокращается до четырех–шести лет, при этом масса батареи составляет около 270 килограммов, — напоминает Алексей Борисов. — С электробусами, курсирующими по дорогам Москвы, ситуация еще сложнее — там масса батареи около двух тонн, так что для утилизации таких объемов требуются специальные предприятия, которых у нас пока нет».

На нет и сырья нет

Ответ директора Национальной ассоциации производителей источников тока «Русбат» Сергея Орлова на вопрос о том, как обстоят дела с внедрением в России технологий переработки литий-ионных аккумуляторов, краток: «Никак!». По его словам, в России не так много этих аккумуляторов, чтобы их сбор и переработка были рентабельными. И это учитывая и те источники, которые используются в мобильных телефонах, ноутбуках, планшетах и прочем. Плюс маленькие литиевые батарейки для различных бытовых электронных устройств.

«Можно, конечно, внедрять различные установки по утилизации таких аккумуляторов, но они вряд ли будут загружены, — констатирует Сергей Орлов. — К тому же предлагаемые сегодня технологии переработки не имеют под собой экономического обоснования».

Эксперт считает, что на выходе получается продукт, цена которого раз в десять выше начальной, что ставит крест на его повторном использовании: кому нужно вторичное сырье для производства источника питания, если его цена выше, чем у используемого впервые? И даже в случае со столичными электробусами ситуация, по его словам, не столь однозначна: «Эксплуатационный срок службы их источников питания — около пятнадцати лет, — отмечает Орлов. — Это максимум, но в любом случае лет пять-шесть они прослужат».

Так что время для того, чтобы решить вопрос об их дальнейшей судьбе, еще есть, считает Сергей Орлов.

Сбор литиевой «мелочи» в России не организован. Эти элементы питания если не выбрасываются в мусор, то сдаются вместе с обычными батарейками. Но это, как говорят специалисты, опасно.

«Нельзя забывать, что литий-ионные элементы даже по окончании срока годности сохраняют заряд на уровне 15–20 процентов, и, когда их выбрасывают, они могут взрываться», — предупреждает Вадим Тарасов. При этом в общей куче «пальчиковые» и «мизинчиковые» обычные батарейки могут служить взрывной массой, а какая-нибудь литий-ионная батарейка — детонатором.

Руководитель отдела исследований компании «Атол» Дмитрий Архангельский также отмечает, что ситуация с утилизацией таких аккумуляторов. «Если свинцово-кислотные батареи утилизируются практически на 90 процентов за счет денежной компенсации, то с литиевыми аккумуляторами все сложнее, — говорит он. — Крупные торговые сети в России осуществляют сбор бытовых аккумуляторов, но этих усилий недостаточно».

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Ловушка для богатых Ловушка для богатых

Как бездомные меняют американскую экономику

Эксперт
Лекарство матушки Анрио Лекарство матушки Анрио

История и производство абсента

Вокруг света
Продукт Навальный Продукт Навальный

Чем ответит власть на эволюцию оппозиционного бренда

Эксперт
Можно ли обмануть Face ID с помощью фотографии? Можно ли обмануть Face ID с помощью фотографии?

Безопасно ли использовать камеру и собственное лицо для разблокировки смартфона

CHIP
Арендное жилье: пока для состоятельных и под контролем государства Арендное жилье: пока для состоятельных и под контролем государства

Последнее десятилетие для рынка арендного жилья похоже на день сурка

Эксперт
Новый Дикий Запад: как пользователи Clubhouse научились зарабатывать в соцсети Новый Дикий Запад: как пользователи Clubhouse научились зарабатывать в соцсети

Как в Clubhouse зарождается рекламный рынок и сколько зарабатывают прямо сейчас

Forbes
Хомяки против кукловодов Хомяки против кукловодов

Инвесторы думали, что устроили революцию, но помогли заработать своим врагам

Эксперт
Читаем в феврале: 5 книжных новинок для любителей хорошей литературы Читаем в феврале: 5 книжных новинок для любителей хорошей литературы

Салли Руни, Алексей Поляринов и другие книжные новинки в этой подборке

Psychologies
«Наш тариф выше, а наш океан гораздо более голубой» «Наш тариф выше, а наш океан гораздо более голубой»

Тимур Турлов — об истинной рентабельности брокерского бизнеса

Эксперт
«То появляется, то исчезает» «То появляется, то исчезает»

Интервью с ученым о «хлороводородном сезоне» на Марсе

N+1
«Дорогие товарищи»: партработник спускается в ад «Дорогие товарищи»: партработник спускается в ад

Андрей Кончаловский снял фильм о расстреле рабочей демонстрации в Новочеркасске

Эксперт
Менсплейнинг — зло: женщины поделились историями, когда мужчины с умным видом втирали им очевидное Менсплейнинг — зло: женщины поделились историями, когда мужчины с умным видом втирали им очевидное

Как мужчины поучают женщин, независимо от того, насколько они сами компетентны

Playboy
Военные преступления Военные преступления

Первая часть ответов на вопросы о военных преступлениях Второй мировой войны

Дилетант
Смотрите под ноги Смотрите под ноги

Рассказываем, какими бывают деревянные полы и как за ними правильно ухаживать

AD
Думал ли президент о такой диверсификации? Думал ли президент о такой диверсификации?

«Ростех» собирается отдать рынок «умных» счетчиков китайской корпорации

Эксперт
Физики подтвердили полиморфизм льда и открыли лед-XIX Физики подтвердили полиморфизм льда и открыли лед-XIX

Физики нашли новую кристаллическую фазу воды при высоком давлении

N+1
Илья Ковальчук: «У нас забрали флаг и гимн – мы будем забирать медали» Илья Ковальчук: «У нас забрали флаг и гимн – мы будем забирать медали»

Хоккеист сборной России: о возвращении на родину и украденной клюшке

GQ
История одной песни: Элтон Джон, «Candle in the Wind» История одной песни: Элтон Джон, «Candle in the Wind»

Самая популярная баллада прославилась при помощи легкого жульничества

Maxim
Ботан стал мачо: как изменились звезды сериала Ботан стал мачо: как изменились звезды сериала

Как сейчас выглядят звезды «Простых истин» и чем они занимаются

Cosmopolitan
Древнейший духовой инструмент из раковины протрубил впервые за 18000 лет Древнейший духовой инструмент из раковины протрубил впервые за 18000 лет

Палеолитический аналог рога изготовили и раскрасили люди мадленской культуры

N+1
«Современная смерть. Как медицина изменила уход из жизни» «Современная смерть. Как медицина изменила уход из жизни»

Отрывок из книги Хайдера Варрайч «Современная смерть»

N+1
Семь городов-призраков, которые вдруг покинули люди Семь городов-призраков, которые вдруг покинули люди

Подборка заброшенных городов мира для истинных ценителей уединения

Maxim
Бренды образования Бренды образования

Как попасть в престижный университет и стоит ли туда стремиться?

Forbes
Почему у тебя могут сохнуть глаза ночью (да, так бывает) Почему у тебя могут сохнуть глаза ночью (да, так бывает)

Крайне неприятное ощущение

Playboy
Белковая диета – способ похудеть и удержать вес Белковая диета – способ похудеть и удержать вес

Белковая диета на две недели позволяет похудеть и долго удерживать вес

Cosmopolitan
«Есть основания заблокировать любую соцсеть»: как власти России и Индии ограничивают работу крупнейших площадок «Есть основания заблокировать любую соцсеть»: как власти России и Индии ограничивают работу крупнейших площадок

Социальные сети сталкиваются с давлением властей разных стран на фоне протестов

Forbes
Детокс на дому Детокс на дому

Что необходимо для хорошего самочувствия ранней весной?

Здоровье
Том Круз Том Круз

Разбираем на запчасти Тома Круза

Maxim
Разошлись в показателях: почему KPI часто вредят бизнесу в долгосрочной перспективе Разошлись в показателях: почему KPI часто вредят бизнесу в долгосрочной перспективе

Ключевые показатели эффективности могут сыграть злую шутку с бизнесом

Forbes
Роскошные платья, любовь и настоящие мужчины: 15 захватывающих ретросериалов Роскошные платья, любовь и настоящие мужчины: 15 захватывающих ретросериалов

Подборка ретросериалов, где время становится одним из действующих лиц

Cosmopolitan
Открыть в приложении