Sähköautojen akkujen kierrätys: Katsaus nykyisiin kierrätysmenetelmiin ja niiden kehittämismahdollisuuksiin

Abstract

Litiumioniakkujen kysyntä tulee kasvamaan tulevan vuosikymmenen aikana erityisesti sähköautoteollisuuden ennustetun kasvun vuoksi. Ennusteet perustuvat sitoviin, maailmanlaajuisiin, valtiotason päätöksiin alentaa liikenteen hiilidioksidipäästöjä. Sähköautojen akkujen kierrätys on monimutkainen ja voimakkaasti kehittyvä ala. Tämän työn tavoite on tutustua litiumioniakkujen toimintaperiaatteisiin, olemassa oleviin kierrätysmenetelmiin ja alan kehittämiseen liittyvään, lähivuosina julkaistuun tutkimukseen. Työn ensimmäinen osio tarkastelee litiumioniakun toimintaperiaatetta, sen fysikaalista rakennetta ja siinä käytettyjä materiaaleja. Tässä osiossa tarkastellaan myös raaka-aineiden saatavuutta, ja todetaan erityisesti koboltin ja litiumin saatavuuden olevan maantieteellisesti keskittynyttä. Näiden raaka-aineiden saatavuus voi tulevaisuudessa olla rajoitettua, joten kierrätyksestä saatavat materiaalivirrat ovat tärkeä osa vastaamaan tulevan kysynnän kasvuun. Koboltin kaivostoiminnan eettisyys on jo nykyisellään tarkastelun alla ja voi muodostua ongelmaksi teollisuudelle tulevaisuudessa. Uusien katodimateriaalien tutkimus tähtää koboltin korvaamiseen jollakin muulla siirtymämetallilla, kuten nikkelillä tai mangaanilla. Työn toinen osio esittelee litiumioniakkujen esikäsittely- ja kierrätysmenetelmiä, sekä tarkastelee joitakin prosessien kehittämiseen tähtääviä tutkimuksia. Työssä havaitaan, että kierrätysprosessit ovat hyvin monimutkaisia ja akkujen käsittely vaatii ammattitaitoisen alaan erikoistuneen työvoiman. Käytettyjen akkujen paloherkkyyden vuoksi, työturvallisuus on erityisen tärkeä aspekti kierrätysprosessien kehittämisessä. Kierrätysmenetelmien kehityksen tuloksena voidaan ottaa talteen laajempi valikoima materiaaleja, parantaa prosessien tehokkuutta merkittävästi ja alentaa näiden aiheuttamaa ympäristökuormaa. Kierrätykselle esitettiin vaihtoehtona uusiokäyttö, jossa käytetty akku siirretään ehjänä toiseen käyttökohteeseen. Työssä havaittiin, että ala on tällä hetkellä kypsymätön ja uutta tutkimustietoa tehdään vuosittain hyvin suuri määrä.