Вся правда о переработке Li-ion батарей в России

Катастрофический вред для окружающей среды? — Разберемся.

Сегодня все больше приборов, гаджетов и транспортных средств работают на литий-ионных аккумуляторах. Ноутбуки, смартфоны, наушники, электронные книги, пауэрбанки, накопители электроэнергии, наконец, — электротранспорт: каждый из нас ежедневно порой неосознанно наслаждается литиевым электричеством.

Пока батарейки или аккумуляторы (всевозможных типов) отрабатывают свой срок службы, они не представляют опасности. Однако после выхода в тираж они превращаются в самое настоящее оружие замедленного действия, в случае попадания на свалку, токсичные вещества из аккумуляторов могут попасть в землю, грунт и даже атмосферу.

Вот почему литий-ионные батарейки и аккумуляторы нельзя выбрасывать, их можно только сдавать в переработку. Но существует ли она в России? В 2021, когда Правительство утвердило концепцию развития электротранспорта до 2030 года, начались жаркие споры: казалось бы электромобиль — гораздо экологичнее автомобиля с ДВС, ведь он не производит вредных выхлопов в атмосферу.

Однако, насколько токсичны огромные отработанные электромобилями литиевые аккумуляторы? Кто и где будет перерабатывать их в промышленных объемах, если все россияне вдруг пересядут на электрокары? Четких ответов на эти вопросы тогда не было, вот почему сегодня мы попробуем разобраться в том, как устроен процесс переработки аккумуляторов в России на примере переработки литий-ионных аккумуляторов из накопителей электроэнергии.

АКБ в накопителе представляет собой набор литиевых батареек, соединенных в единую систему с помощью дополнительного технологического процесса — лазерной сварки. Так как мы непрерывно тестируем свою продукцию, в нашем распоряжении регулярно оказываются отработанные аккумуляторы, которые мы сдаем в специальную переработку.

Обо всем по порядку.

Литий-ионные аккумуляторы были изобретены еще в прошлом веке: исследования велись с 1970 года, а современный вариант батарейки такого типа был представлен в 1991 году компанией Sony. Собственно, батарейками такого типа как раз мы и пользуемся по сей день.

За свою многолетнюю историю литий-ионные аккумуляторы прошли несколько этапов доработок и усовершенствований. Они зарекомендовали себя одними из самых надежных, безопасных и емких батарей.

Литиевые аккумуляторы более компактные и обладают большим ресурсом по количеству циклов, чем свинцовые. Но и внутренности у них устроены куда сложнее. Так, каждый компонент аккумулятора содержит больше химических элементов (преимущественно металлов), чем один свинцовый аккумулятор в принципе. В активном составе анода есть литий, железо, марганец, кобальт и их соединения с фосфором, кислородом (Li, Fe, Mn, Co). А еще в электролите литиевых батарей можно найти этиленкарбонат, пропиленкарбонат, диметилкарбонат и фторэтиленкарбонат.

Компонентов, действительно, много и отделить их друг от друга сложно. В отличие от свинцовых аккумуляторов, простое разрушение структуры устройства не даст должного результата. К сожалению, чем больше разных химических элементов используется, тем больше их химических свойств и возможных реакций придется учитывать при утилизации и переработке. И, конечно, в России этим занимаются.

Расскажем и покажем на личном примере.

Мы производим накопители электроэнергии VOLTS, в основе которых как раз те самые литий-ионные аккумуляторы. В нашем случае, аккумуляторный блок (АКБ) состоит из 208 аккумуляторных ячеек. Причем в одном накопителе может быть до шести таких АКБ емкостью 2 кВт*ч каждый. А у некоторых наших клиентов установлены целые системы из нескольких накопителей. И, конечно, отработанные батарейки никто не хоронит на задворках загородного дома. В мусорных баках им тоже не место.

Когда приходит время заменить устаревшие АКБ в накопителях электроэнергии, мы доставляем отработанный материал обратно на производство VOLTS. И вот что с ними происходит дальше:

1. Для удобства мы разделяем цельный аккумуляторный блок на более мелкие части.

2. Аккуратно упаковываем каждый получившийся кусочек в пупырчатую пленку и прочно фиксируем конструкцию.

3. Получившийся сверток помечаем классом опасности. В нашем случае это пометка UN 3480 — 9 класс опасности.

4. Помещаем все свертки в железные бочки. Между роллами из аккумуляторов делаем пенопластовую подушку дабы избежать их травматизации и возможного возгорания. Бочки, конечно, тоже маркируем.

5. Отправляем бочки с аккумуляторами на утилизацию в сертифицированную компанию.

В основе технологии, с помощью которой перерабатывают наши АКБ, лежит гидрометаллургия (выделение металлов из руд, концентратов и отходов производства с помощью водных растворов определенных веществ).

В России промышленная переработка аккумуляторов включает их полный разряд «до нуля» с дальнейшим перемалыванием и сжиганием в специальных печах. Потом из полученного шлака гидрометаллургическими методами извлекаются ценные элементы: в первую очередь литий, кобальт, никель. Это дорогое сырье, поэтому его отделяют и вновь пускают в производство материалов для аккумуляторов.

В это же время Китай — мировой лидер как по производству и использованию Li-ion аккумуляторов, так и по их утилизации — занимается прямой переработкой устройств, а не измельчением. Вместо перемолки, при которой лишь треть компонентов остаются пригодными к повторной эксплуатации, на производствах практически вручную извлекают ценные материалы.

В России ежегодно выбрасывают около 20 тысяч тонн батареек, это примерно миллиард штук. Перерабатывается не более 1,7% из них. В Китае, для сравнения, в переработку идет около трети. При этом одна батарейка, попавшая в почву, за 2-3 месяца заражает опасными веществами 20 квадратных метров территории.

Учитывая, что большинство Li-ion батарей рассчитаны на приблизительно 1000 циклов разряда, в среднем их хватает на 5-10 лет эксплуатации. В данный момент нет глобальной экологической проблемы как раз из-за длительного срока службы аккумуляторов, а те, что выходят из строя, производители стараются отправлять на переработку.

Также в массовый обиход вошли пункты приема старых батареек. Их можно найти практически в любом районе городов России, поиск упрощает приложение-помощник. Эко-инициативу подхватили даже крупные компании: в офисах устанавливают экобоксы для сбора устаревших источников питания компьютерных мышек и другой техники.

Около двадцати лет назад объем мировых поставок литий-ионных элементов составлял не более 10 000 тонн в год. Уже в 2021-м данные колебались в районе 300 000 тонн аккумуляторов. Ожидается, что к 2025-му поставки увеличатся до 700 000 метрических тонн в год. При этом, общемировыми усилиями удалось достичь порядка 400 000 тонн переработки в год.

На данный момент кроме Китая из вторичной переработки литий-ионных батарей нашли способ извлекать выгоду в Южной Корее, Европейском Союзе, в Японии, Канаде и США. В России эта отрасль только начинает зарождаться. Например, в Дзержинске в ноябре этого года начали строительство экотехнопарка по переработке литий-ионных батарей.

Проектирование и строительство предприятия ведет «‎Концерн Титан-2», возводящий предприятия атомной отрасли. В экотехнопарке мощностью до 50 тысяч тонн в год предусмотрены семь технологических линий для переработки батарей, на выходе будет литий, алюминий, медь, железо, никель, марганец, графит, кадмий и кобальт.

А какие вам видятся перспективы? Пишите в комментариях.