Vědci z Národní laboratoře ministerstva energetiky v Oak Ridge v americkém státě Tennessee vyvinuli systém robotické demontáže použitých baterií do elektrických vozidel pro bezpečnou a efektivní recyklaci a opětovné použití kritických materiálů při současném snížení toxického odpadu.
S očekávaným růstem elektromobilů v příštích dvou desetiletích přichází problém, jak recyklovat velké lithium-iontové baterie, které je napájí. Inženýři ORNL (Oak Ridge National Laboratory – pozn. red.) sestavili demonstraci, která měla ukázat, že roboti mohou urychlit demontáž a učinit proces bezpečnější pro pracovníky a současně výrazně zvýšit propustnost.
„Dnes je recyklováno pouze malé procento lithium-iontových baterií do vozidel a většina procesů, které se k tomu používají, není automatizovaná,“ řekl Tim McIntyre, hlavní řešitel divize ORNL pro elektrifikaci a energetickou infrastrukturu. Ať už chce recyklátor jednoduše projít vnějším krytem, aby získal přístup k bateriím a vyměnit opotřebované součásti nebo zcela recyklovat hromádky baterií pro získání kobaltu, lithia, kovových fólií a dalších materiálů, prvním krokem je diagnostika baterií pro bezpečnou a efektivní manipulaci a demontáž .
„V našem systému robot vyzvedne baterii a umístí ji na výrobní linku, což znamená, že se jí člověk dotkne, až bude na kusy,“ řekl McIntyre.
Omezení lidské interakce je důležité jak pro bezpečnost, tak pro účinnost
Roboti rychle odstraňují šrouby a další pouzdra bez ohledu na zbývající nabití, zatímco lidští operátoři musí provést náročný a zdlouhavý proces vybití použitých baterií, než je ručně rozeberou. Automatická demontáž snižuje vystavení člověka toxickým chemikáliím nacházejícím se v bateriích a vysoké úrovně výkonu, které se v některých novějších vozidlech blíží úrovni 900 voltů.
Automatizovaný systém, vyvinutý jako součást DOE’s Critical Materials Institute nebo-li CMI (Institut kritických materiálů – pozn. red.), lze snadno překonfigurovat na jakýkoliv typ baterie. Může být naprogramován tak, aby přistupoval pouze k jednotlivým bateriovým modulům k renovaci nebo opětovnému použití jako stacionární úložiště energie, nebo je lze baterie rozebrat až na úroveň článku pro separaci a využití materiálu.
Práce staví na odborných znalostech vyvinutých v předchozích projektech ORNL pro CMI, které se zaměřovaly na robotickou demontáž pevných disků pro obnovu magnetů vzácných zemin. Inženýři také dokázali, že tyto magnety lze přímo znovu použít v elektrických motorech .
„Automatická demontáž součástí obsahujících kritické materiály nejenže eliminuje manuální demontáž náročnou na práci, ale zajišťuje účinný proces oddělení komponentů do toků vyšších hodnot, kde jsou kritické materiály koncentrovány do jednotlivých surovin pro recyklační zpracování,“ řekl ředitel CMI Tom Lograsso. Tato přidaná hodnota je důležitou součástí zavedení ekonomicky životaschopného procesu.
„Výzkumníci pokaždé postupují podle stejného protokolu: ruční rozbití použitých komponentů a sběr dat o tomto procesu za účelem vytvoření robotických nástrojů a ovládacích prvků potřebných k pohonu automatizovaného systému,“ uvedl člen projektového týmu ORNL Jonathan Harter.
„Průmysl není omezen množstvím baterií, které mohou do tohoto procesu vzít. Existuje již značný počet nevyřízených prací. Limitujícím faktorem je doba potřebná k provedení elektrického výboje a ruční demontáži,“ řekl Harter. Odhadl, že za čas, který v některých procesech trvá ruční rozebrání dvanácti baterií, automatizovaný systém zvládne sto a více.
Dalším krokem by mohlo být vybudování procesu až do komerčního měřítka a tým McIntyre také vidí příležitosti k použití stejného druhu demontážního systému na hnací ústrojí elektrických vozidel pro obnovu materiálů, jako jsou magnety vzácných zemin, měď, ocel a neporušená výkonová elektronika. Aby byla recyklace ekonomicky proveditelnější, musí být prováděna s vysokou výkonností a musí být dostatečně flexibilní pro zpracování více spotřebních produktů v jednom zařízení, řekl Harter.
„Pokud se trh s elektrickými vozidly v příštích deseti až dvaceti letech zrychlí podle očekávání, budeme muset vyřešit problém s tokem odpadu a považovat tato vyhořelá vozidla a baterie za ústřední v dodavatelském řetězci výroby materiálů,“ řekl.
Systém byl vyvinut a předveden ve středisku pro integraci a nasazení výzkumu sítě ORNL.
(lk)
zdroj: TechXplore
