Characterization Of Lithium-Ion Batteries for improved Recycling efficIency

Det er flere og flere elektriske biler på europeiske, og spesielt norske veier. Flesteparten av disse bilene inneholder litiumionebatterier som inneholder kritiske råmaterialer som nikkel, kobolt og litium. Disse kritiske råmaterialene er både begrenset i tilgjengelighet og energikrevende å utvinne fra gruver. I tillegg inneholder de giftige bestanddeler, og må håndteres trygt og ansvarlig ved utrangering. Derfor er det viktig at det eksisterer gode resirkuleringsløsninger for disse batteriene, både for å sikre at miljøskadelige og giftige materialer ikke havner i naturen, og for å sikre at de kritiske råmaterialene kan bli gjenbrukt i nye applikasjoner. Hydrovolt har siden 2022 driftet et industrielt anlegg for resirkulering av litiumionebatterier på Øra industriområde, og har siden det håndtert og resirkulert flere titalls ulike batterityper. Siden driftsstart har vi erfart at ulike batterityper oppfører seg svært forskjellig i vårt knusing- og sorteringsanlegg, selv om batteriene tilsynelatende ser svært like ut. I COLIBRI-prosjektet skal Hydrovolt sammen med partnere SINTEF og IFE undersøke hva i batteriet som forårsaker disse forskjellene og bruke den kunnskapen til å optimalisere resirkuleringsprosessen. Dette vil bli gjort ved å utvikle standarder for å ta batterimoduler og celler fra hverandre og isolere de ulike komponentene. I tillegg skal det utvikles karakteriseringsmetoder, som man så vil bruke til å gjennomføre analyser på utvalgte batterier. Disse batteriene vil bli knust og sortert både i vårt industrielle anlegg og i et mindre laboratorieoppsett, slik at man kan sammenligne innhold i batteriet med hvor lett de er å prosessere, og forstå hvordan ulike komponenter påvirker gjenvinningsprosessen av materialene. Denne informasjonen vil bli brukt til å optimalisere driften i det industrielle anlegget ved justering av parametere, slik at prosessen kan bli mer effektiv og en større andel av kritiske råmaterialer gjenvinnes og brukes i nye applikasjoner.

With the rapidly increasing electrification of the transport sector, there will be a rapid increase in the need for safe disposal and recycling of end of life (EoL) lithium ion batteries (LIBs) in the coming decade. By efficiently recovering critical raw materials for production of new batteries, recyclers can reduce dependency on mining and minimize the environmental footprint of battery production. Hydrovolt’s mission is to deliver sustainable battery recycling in Europe and ensure that no battery is ever wasted. Our operational experience has shown that EoL LIBs from different cell manufacturers behave differently in our recycling plant, causing operational challenges and lower material recovery rates. Available information on battery cell contents is very limited today, and it is believed to continue this way due to competitive reasons. However, to optimize the battery recycling process, knowledge on battery pack, module and cell content is crucial. The Characterization Of Lithium Ion Battery for improved Recycling efficIency (COLIBRI) project will develop a novel approach and establish a toolbox for the characterization and categorization of EoL LIBs for recycling, enabling a recycling process with high reliability and predictability, maximizing material recovery rates and capacity utilization. This will be achieved by utilizing IFE and SINTEF’s combined materials expertise and advanced materials characterization infrastructure.