Tính bền vững và lợi nhuận của việc tái chế pin Lithium-Ion

Tái chế pin Lithium đem lại tính bền vững và lợi nhuận cao. Trong hành trình theo đuổi các giải pháp năng lượng bền vững, chúng ta không nên bỏ qua những tác động đến môi trường và chuỗi cung ứng của pin lithium, vốn được sử dụng trong xe điện. Mặc dù các nhà nghiên cứu trên toàn thế giới đang quyết tâm nâng cao giá trị tuổi thọ của pin bằng các thiết kế đột phá, kỹ thuật tái chế và ứng dụng tái sử dụng, những tiến bộ công nghệ này có thể gây ra những hậu quả không mong muốn ở những khía cạnh khác trong vòng đời của pin. Dưới đây là bài viết được Interlift tổng hợp và dịch lại từ bài viết của cleantechnica. 

Hiện nay, các thiết kế pin thân thiện với môi trường nhất cũng là những thiết kế ít lợi nhuận nhất khi tái chế. Một sự hợp tác mới giữa Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL) và ACE Green Recycling (ACE) đã được khởi động, nhằm mục đích phát triển và tối ưu hóa các kỹ thuật tái chế, giúp thu hẹp khoảng cách giữa tính bền vững và lợi nhuận, đặc biệt là đối với pin lithium sắt phosphate (LFP). Nghiên cứu này được tài trợ bởi Văn phòng Công nghệ Xe cộ thuộc Bộ Năng lượng thông qua Trung tâm ReCell.

Andrew Colclasure, người đứng đầu nghiên cứu phát triển và mô hình hóa vật liệu pin của NREL, cho biết: “Các phương pháp tái chế thủy luyện hiện tại tập trung vào việc chiết xuất các vật liệu có giá trị cao từ pin LFP, chẳng hạn như lithium và đồng. Để khuyến khích một cách tiếp cận toàn diện hơn trong tái chế, chúng tôi phải chứng minh các quy trình hiệu quả, đồng thời tái chế các vật liệu có giá trị thấp như than chì và sắt phosphate thành các sản phẩm khả thi về mặt thương mại. Chúng tôi mong muốn được hợp tác cùng các đối tác trong ngành để phát triển các công nghệ tái chế chi phí thấp, giúp quy trình này tiết kiệm hơn và thân thiện với môi trường hơn.”

Thiết kế pin được cập nhật báo hiệu những thách thức trong tương lai cho các nhà tái chế

Pin lithium niken mangan coban oxit (NMC) vốn được các nhà sản xuất ô tô ưa chuộng trước đây sử dụng các vật liệu quan trọng đắt đỏ và hạn chế nguồn cung, bao gồm coban, niken và lithium. Những lo ngại về tính khả dụng của vật liệu, nguồn cung ứng có đạo đức và chi phí đã thúc đẩy nhiều nhà sản xuất ô tô chuyển sang pin LFP không chứa coban và niken. Kết quả là, pin LFP đã tăng từ 6% thị trường pin lithium-ion năm 2020 lên 27% vào năm 2022 (Cơ quan Năng lượng Quốc tế).

Pin NMC

Việc chuyển đổi sang pin LFP có thể giúp giảm bớt gánh nặng cho chuỗi cung ứng coban, nhưng cũng đặt ra thách thức cho các nhà tái chế pin, những người đang nhắm đến các vật liệu quan trọng có giá trị cao để khai thác. Do đó, pin LFP hiện ít có khả năng được tái chế, bất chấp nhu cầu điện cực than chì ngày càng tăng. NREL và ACE hy vọng sẽ cùng nhau chứng minh các phương pháp tái chế vật liệu, chẳng hạn như than chì, từ catốt LFP một cách kinh tế.

“Bằng cách tập trung vào than chì ngay bây giờ, chúng tôi hy vọng sẽ củng cố chuỗi cung ứng vật liệu năng lượng và tránh tình trạng khan hiếm trong tương lai”, Colclasure nói. “Để xây dựng một nền kinh tế tuần hoàn cho xe điện, chúng ta phải áp dụng các biện pháp bền vững trong suốt vòng đời pin, bao gồm cả việc tái chế vật liệu giá trị thấp.”

Hợp tác khám phá các cơ hội kinh tế cho việc tái chế pin LFP

Trong khuôn khổ hợp tác này, NREL sẽ sử dụng năng lực sản xuất, mô hình hóa và phân tích tế bào quang điện để hỗ trợ ACE đánh giá khả năng thương mại hóa công nghệ tái chế LFP độc quyền của họ. Nhìn chung, dự án nhằm mục đích xác định các thông số tái chế tối ưu cho sắt photphat và than chì, giúp tối đa hóa hiệu suất và tuổi thọ của pin được sản xuất từ vật liệu tái chế bằng công nghệ của ACE.

Ông Vipin Tyagi, đồng sáng lập kiêm giám đốc công nghệ của ACE Green, cho biết: “Chúng tôi rất hào hứng được hợp tác với đội ngũ tài năng tại NREL trong hành trình thương mại hóa công nghệ tái chế pin lithium-ion và hướng tới chuỗi cung ứng vật liệu pin nội địa bền vững hơn. Việc tái chế than chì có thể giúp đáp ứng nhu cầu điện cực than chì của Hoa Kỳ, đồng thời củng cố vị thế dẫn đầu về công nghệ và kỹ thuật của chúng tôi.”

Cách mạng hóa việc tái chế pin tại NREL

Việc chuyển đổi sang xe điện đang ngày càng phổ biến là một bước tiến quan trọng hướng tới mục tiêu giảm thiểu carbon trong giao thông vận tải, nhưng con đường hướng tới tương lai năng lượng sạch sẽ đòi hỏi các quy trình tái chế hiệu quả và bền vững để giảm thiểu tác động môi trường của pin lithium-ion. NREL đang tiên phong trong  các giải pháp tái chế pin  với nghiên cứu toàn diện và hướng tới tương lai, cả trong đội ngũ lãnh đạo của ReCell lẫn thông qua hợp tác với các chuyên gia trong ngành.

Tìm hiểu thêm về nghiên cứu lưu trữ năng lượng  và  nghiên cứu giao thông và di động bền vững của NREL  . Và đăng ký nhận bản tin nghiên cứu giao thông và di động hàng quý của NREL,  Sustainable Mobility Matters , để cập nhật những tin tức mới nhất.