Évek óta visszatérő kérdés, hogy mi lesz a villanyautók akkumulátoraival, ha egyszer kiszolgálnak. A General Motors most kézzelfogható választ adott rá: elkészültek az első olyan sorozatgyártású elektromos autói, amelyek akkumulátorcelláinak katódjában a nikkel, a kobalt és a mangán teljes egészében újrahasznosított forrásból származik. Ráadásul ezek az autók nem egy tesztpályán vagy egy fejlesztési központ garázsában állnak, hanem már ki is gördültek a gyárakból, és ügyfeleknek adták át őket. A nyersanyagok egy része a GM saját, forgalomból kivont villanyautóinak akkumulátoraiból érkezett vissza, a visszanyerésről és a feldolgozásról pedig a Cirba Solutions akkumulátor-újrahasznosító vállalat gondoskodott.
80 kiszolgált akkumulátorból több mint 12 tonna új katódanyag
A General Motors a Cirba Solutionsszel és további partnerekkel közösen zárt le egy kísérleti projektet, amelynek célja az elektromosautó-akkumulátorok zárt körfolyamatú újrahasznosítása volt. Ez azt jelenti, hogy a régi akkumulátorokból kinyert anyagok nem valamilyen más iparágban kötnek ki, hanem pontosan oda kerülnek vissza, ahonnan jöttek: új villanyautók akkumulátorcelláiba. A programhoz a GM összesen 80 darab, élettartama végére ért nagyfeszültségű akkumulátort gyűjtött össze saját modelljeiből, köztük Cadillac, Chevrolet és GMC villanyautókból. Ezeket a Cirba Solutions egyik ohiói üzemében dolgozták fel.
A folyamat végén több mint 12 tonna új katódaktív anyag (angol rövidítéssel CAM) készült, amelyben a nikkel, a kobalt és a mangán 100 százalékban újrahasznosított forrásból származott. Hozzáadott számítás: ez azt jelenti, hogy egyetlen kiszolgált nagyfeszültségű akkumulátorból átlagosan legalább 150 kilogrammnyi új katódanyagot sikerült előállítani, ami jól mutatja, mekkora értékes nyersanyagtömeg rejlik egy villanyautó padlójában még akkor is, amikor az akkumulátor már nem alkalmas a járműben való használatra. Ennél is fontosabb, hogy a GM szerint nem kísérleti vagy validációs célú prototípusokba építették be a cellákat, hanem hagyományos, ügyfeleknek szánt sorozatgyártású autókba.
Így lesz a fekete masszából új akkumulátorcella
A feldolgozás első, mechanikai lépésében a leszerelt akkumulátorokból úgynevezett fekete massza, angolul „black mass” keletkezik. Ez egy sötét, porszerű keverék, amely a cellák aktív anyagait tartalmazza, és amelyből ezt követően finomítással választják szét az értékes fémeket. A visszanyert nikkelből, kobaltból és mangánból aztán új katódaktív anyag készül, vagyis az akkumulátorcella azon része, amely döntően meghatározza az energiasűrűséget, és egyben a cella egyik legdrágább összetevője.
Mielőtt azonban az újrahasznosított anyag bekerülhetett volna a gyártásba, ugyanazoknak a minőségi, teljesítménybeli és biztonsági követelményeknek kellett megfelelnie, mint a frissen kitermelt, elsődleges nyersanyagokból készülő katódanyagoknak. Ez nem apróság: az újrahasznosítás körüli egyik legnagyobb kétely éppen az volt, hogy a visszanyert fémek tisztasága elérheti-e azt a szintet, amelyet egy modern, nagy teljesítményű villanyautó-akkumulátor megkövetel. A GM eredményei szerint igen, legalábbis a nikkel, a kobalt és a mangán esetében.
A cellák gyártását az Ultium Cells, a General Motors és a dél-koreai LG Energy Solution közös akkumulátorgyártó vállalata végezte. A kész cellákból ezt követően a GM Factory ZERO és Spring Hill üzemeiben készültek akkumulátormodulok, majd komplett akkumulátorcsomagok, vagyis a teljes lánc a fémek visszanyerésétől a kész autóig a vállalat saját ellátási hálózatán belül maradt.
Ezekben a modellekben dolgozik már újrahasznosított akkumulátor
A General Motors tájékoztatása szerint az újrahasznosított alapanyagokat tartalmazó cellák már több sorozatgyártású elektromos modellbe is bekerültek. A listán szerepel a Cadillac Lyriq, a Lyriq-V, a Vistiq, az Escalade IQ és az Escalade IQL, valamint a Chevrolet Silverado EV Trail Boss és a GMC Sierra EV AT4. Érdemes észrevenni, hogy ez nem egy kis szériás különkiadás vagy egy belépő szintű modell, hanem a GM elektromos kínálatának prémium és nagy méretű, jelentős akkumulátor-kapacitású darabjai, amelyeknél a cella teljesítménye és tartóssága különösen fontos.
A vállalat hangsúlyozza, hogy a tesztek során az újrahasznosított fémekből készült cellák az újonnan kitermelt nyersanyagokból készült cellákéhoz hasonló teljesítményt mutattak. Az ügyfél szempontjából tehát semmi nem változik: ugyanazt a hatótávot, töltési viselkedést és élettartamot kapja, csak éppen az akkumulátora egy része korábban már egy másik autóban szolgált.
A GM a lezárt projektet egy olyan nyersanyagforrás próbájának tekinti, amelynek jelentősége a következő években folyamatosan nőhet. A vállalat szerint a jelenlegi újrahasznosítási eljárások – a technológiától és a cellakémiától függően – a nikkel, a kobalt és a mangán akár 95 százalékát, a lítiumnak pedig akár 80 százalékát is képesek visszanyerni. A GM programjában ugyanakkor a lítium még nem újrahasznosított forrásból érkezett, erre a Porsche-projektnél még visszatérünk.
Előbb második élet, csak utána újrahasznosítás
Az újrahasznosítás a GM stratégiájában nem az első, hanem az utolsó lépés. Ahogy egyre több villanyautó akkumulátora éri el élettartama végét, úgy nő majd a visszanyerhető másodlagos nyersanyagok mennyisége is, a vállalat azonban ezt többlépcsős rendszerben kívánja kezelni. Az akkumulátorokat először a lehető leghosszabb ideig a járművekben tartják. Ezt követően, ahol lehetséges, felújítják őket, vagy második életciklusban helyhez kötött energiatároló rendszerekbe kerülnek, és csak a teljes hasznos élettartam végén jön az újrahasznosítás.
Hogy ez nem csak elmélet, azt jól mutatja a GM és a Redwood Materials együttműködése: a két vállalat mintegy 10 ezer, elektromos járművekből származó akkumulátort kíván helyhez kötött energiatárolásra újra felhasználni. Egy autóban már csökkent kapacitású akkumulátor ugyanis egy energiatároló konténerben még évekig hasznos munkát végezhet, ahol a súly és a méret sokkal kevésbé számít, mint egy járműben.
Nem csak zöld PR: nyersanyagár és ellátásbiztonság
A zárt körfolyamatú rendszer jelentősége messze túlmutat a fenntarthatósági szempontokon. A nikkel, a kobalt és a többi akkumulátor-alapanyag a cellagyártás költségeinek és ellátási kockázatainak egyik meghatározó tényezője, ezek bányászata ráadásul földrajzilag néhány országra koncentrálódik. Ha ezeket a fémeket az akkumulátorok élettartamának végén vissza lehet nyerni, majd ismét a cellagyártásba lehet forgatni, hosszabb távon csökken az újonnan kitermelt nyersanyagok iránti igény, miközben az ellátásbiztonság is javul.
A General Motors számára amerikai gyártóként a regionális értékteremtés is kiemelten fontos. Az akkumulátorok feldolgozása Észak-Amerikában történik, a visszanyert alapanyagok pedig ugyanennek a régiónak a cella- és járműgyártásába kerülnek vissza, vagyis a nyersanyag nem hagyja el a kontinenst. Hozzáadott háttér: Európában ugyanez a logika szabályozási kötelezettségként is megjelenik. Az EU akkumulátorrendelete 2031-től minimális újrahasznosított tartalmat ír elő az új villanyautó-akkumulátorokban – kobaltból 16, nikkelből és lítiumból 6-6 százalékot –, amely 2036-tól tovább emelkedik. A GM mostani eredménye azt jelzi, hogy technológiailag ennél jóval magasabb arány is elérhető, legalábbis a katódfémek esetében.
Kövesd az e-cars.hu-t a Facebookon is, további tartalmakért! ›
