Hos Torphan har vi jobbet med mange forskjellige typer litiumbatterier. Et av hovedproblemene vi møter gang på gang er mangelen på vurdering for reparabilitet eller resirkulering når vi designer eller produserer batterikomponenter. Design for Recycling (DFR) er et viktig konsept innen bærekraft som søker å optimalisere gjenvinnbarheten til et produkt gjennom hele livssyklusen. Målet med DFR er å maksimere utvinningen av verdifulle materialer og minimere miljøpåvirkningen forbundet med å avhende batteriet.
Basert på de mange diskusjonene vi har hatt med lignende andre liv og livsselskaper, er dette et vanlig spørsmål mange selskaper står overfor når de prøver å reparere eller resirkulere batterier. Vår erfaring har ført til at vi gjør deparabilitet til en viktig komponent i designene våre. Flere viktige designhensyn kan forbedre bærekraften til litium-ion-batterier.
Enkel demontering er et viktig aspekt ved DFR for litium-ion-batterier. Design bør inneholde klare instruksjoner og festemidler for å trygt og effektivt skille forskjellige komponenter. For eksempel kan flyttbare kontakter eller snap-on-design forenkle demonteringsprosessen. Ved å gjøre det enkelt å få tilgang til batteriscellene, blir prosessen mer effektiv og kostnadseffektiv. Produsenter bør vurdere veiledning levert av programmer som SMM-utfordringen (Sustainable Materials Management (SMM), som understreker viktigheten av å designe produkter for livslivsstyring, inkludert gjenvinning. I stedet ser vi ofte batterier med laser-sveisede samleskinner. Selv om dette er mer robust enn boltede kontakter, gjør det ofte batteriet ubrukelig når en enkelt celle mislykkes fordi selskaper som vårt sjelden har verktøy og ekspertise til å erstatte cellen til en rimelig pris. Dette tvinger oss til å frese sveisene og deretter bore og tappe elektrodene. Dette er både tidkrevende og dyrt.
For det andre bør DFR arbeide for å fremme bruk av standardiserte komponenter og materialer for litium-ion-batterier. Standardisering kan gjøre gjenvinningsprosessen enklere og mer kostnadseffektiv. For eksempel kan det å ta i bruk ensartede batteriscellestørrelser og former forenkle sortering og demontering av operasjoner på fasiliteter som vår. I tillegg øker bruk av vanlige materialer som aluminium og kobber i batterikonstruksjon muligheten for resirkulering og gjenbruk av disse verdifulle ressursene. Recell Center, initiert av det amerikanske energidepartementet, oppfordrer til standardisering av batteridesign til å forenkle gjenvinningsprosessen.
I tillegg er det viktig å vurdere miljø- og helseeffektene av batterikjemi i litium-ion-resirkulering av batteri. Enkelte kjemikalier, for eksempel litiumjernfosfat (LIFEPO4), er mer miljøvennlige og utgjør færre risikoer under gjenvinningsprosessen. Designere bør prioritere batterikjemikalier som har lavere miljøpåvirkning, for eksempel å redusere avhengigheten av sjeldne eller giftige materialer. Forskning utført av National Renewable Energy Laboratory (NREL) fremhever viktigheten av å velge batteriematerialer som er rikelig, ikke-giftig og mye resirkulerbar.
Å designe litium-ion-batterier for gjenvinning er avgjørende for å oppnå en sirkulær økonomi og redusere miljøpåvirkningen av disse energilagringsenhetene. Resirkulerbarheten til litium-ion-batterier kan forbedres betydelig ved å implementere designprinsipper som fremmer enkel demontering, komponentstandardisering og miljøvennlige kjemikalier. Programmer som SMM E-Callenge og arbeidet med organisasjoner som Recell Center gir verdifull veiledning for produsenter og designere som tar sikte på å lage mer bærekraftige batterisystemer.
