Svenske forskere: Vores metode gør genbrugte batterier bedre end nye

Vi bruger genopladelige batterier til en række produkter hver dag: Telefoner, computere, elektriske tandbørster, barbermaskiner, værktøj, haveredskaber og ikke mindst biler.

Batterierne indeholder mange forskellige materialer og sjældne mineraler, som kan bruges igen og igen, men det sker dog ikke i synderlig grad i dag.

På globalt plan bliver mindre end 1 procent af sjældne mineraler taget ud og genanvendt fra de forskellige produkter med genopladelige batterier, ifølge et studie fra 2015 publiceret i tidsskriftet Environmental Science & Technology.

En afgørende udfordring er at sikre, at genanvendelsen af de genopladelige batterier er profitabel og hensigtsmæssig.

Og ikke mindst, at de genanvendte batterier er mindst lige så gode som nyproducerede batterier.

Billigere og bedre batterier

Forskere ved Stockholms Universitet mener, at de har formået at takle udfordringerne.

I et studie publiceret i tidsskriftet Molecule præsenterer de en ny genanvendelsesmetode for såkaldte nikkelmetalhydridbatterier (NiMH).

Det er netop disse batterier, der er at finde i blandt andet elektriske tandbørster, barbermaskiner og værktøj, og de kan erstatte de sædvanlige engangsbatterier i småelektronik. Også hybridbilen, Toyota Prius, kører på NiMH-batterier.

De svenske forskere mener, at deres nyudviklede metode for genanvendelige batterier kan gøre dem billigere og endda bedre end nyproducerede batterier.

Mere end 95 procent af elektrodematerialet i NiMH-batterierne kan bruges igen, ifølge forskerne. Og den nye metode kan spare flere led i batteriproduktionen, mener de.

Lithium-ion-batterier bruges mest

Vi bruger hovedsaglig lithium-ion-batterier i ny bærbar elektronik og elektriske biler, som eksempelvis Tesla-biler.

Forskerne er i fuld sving med at forske i måder at genanvende materialerne fra lithium-ion-batterierne, så de kan bruges igen i nye batterier.

For eksempel arbejder en forskergruppe ved Norges teknisk-naturvidenskabelige universitet (NTNU) sammen med norsk industri på at genanvende lithium fra batterierne.

Det kan du læse mere om i denne artikel fra NTNU på forskning.no, Videnskab.dk's norske søstersite.

NiMH-batterierne kan genbruges uden brug af høje temperaturer

Men det er lettere at genanvende NiMH-batterier end lithium-ion-batterier, ifølge en artikel i Environmental Science & Technology fra 2014, som det norske tidsskrift, Teknisk Ukeblad, omtaler.

Hvis litium-ion-batterierne skal genanvendes, skal nogle af metallerne fra de brugte batterier smeltes om, hvilket er meget energikrævende. NiMH-batterierne kan derimod genanvendes uden behov for høje temperaturer.

Den metode, som forskerne ved Universitetet i Stockholm har udviklet, kræver ikke, at materialerne i batterierne skal smeltes om, men i stedet en mekanisk demontering og vaskning.

»Med den nye metode kan det genanvendte materiale bruges direkte i de nye batterier,« siger Dag Noréus, professor ved Universitetet i Stockholm i en pressemeddelse.

Kæmpe behov for genbrug af genopladelige batterier

»Der er et kæmpestort behov for genbrug af genopladelige batterier. Det er et meget aktuelt emne,« siger Mari Juel, seniorforsker ved Sintefs afdeling for bærekraftig energiteknologi.

Sintef (Stiftelsen for industriell og teknisk forskning) er et norsk forskningsinstitut, som udfører undersøgelser og andre tjenester indenfor teknologi, naturvidenskab, medicin og samfundsforhold.

Hun forsker i en batteriteknologi, som er baseret på zink og luft, og også for disse batterier er genanvendelse aktuelt.

Litihum-ion-batterier har overtaget en del af markedet fra nikkel-metalhydridbatterierne, for eksempel i bærbar elektronik. Lithium-ion-batterier er lettere og leverer mere kraft til strømkrævende skærme og andre anordninger.

Ulempen ved lithium-ion-batterierne er, at de ikke fungerer så godt ved lave temperaturer, og at der er større fare for, at de eksploderer end for eksempel NiMH-batterier.

NiMH-batterier kan være bedre alternativ end lithium-ion-batterier

NiMH-batterierne slog igennem i 1990'erne, og det globale marked er cirka 480 millioner dollar værd på årsplan.

Det kan godt falde lidt frem mod 2023, men NiMH-batterier bliver i stigende grad brugt i hybridbiler, ifølge en markedsrapport fra The Business Research Company.

Selvom lithium-ion-batterierne dominerer markedet nu, er de energikrævende og dyre at genanvende. Derfor har andre batteriteknologier, som er billigere at genanvende, en fordel, påpeger Mari Juel.

Hvis du eksempelvis skal bruge et stationært batteri til strømlagring i dit hjem, vil andre batterier måske være et bedre og mere sikkert alternativ til lithium-ionbatterier, mener Mari Juel.

I fremtiden vil vi muligvis se batterier, som ikke er afhængige af sjældne mineraler - eller måske vil vi kunne genanvende materialerne på en effektiv og profitabel måde.

Mange batterier udløber snart

»Toyota har indtil videre solgt 15 millioner hybridbiler, hvoraf en stor andel bruger NiMH-batterier, som efterhånden skal genanvendes,« siger Mari Juel.

I de kommende år vil vi formentlig se et skred i genopladelige batterier, som løber ud.

Det anslås, at man i Norge 2024 vil skrotte 40.000 el- og hybridbiler, ifølge Batteriretur A/S. Det svarer til demontering og transportering af 174 batterier hver dag, skriver dinside.no i en artikel fra 2018.

Frédéric Salin, som er Key Account Manager i SNAM - et fransk genanvendelsesvirksomhed, som har specialiseret sig i genbrug af elbilbatterier - er enig.

I 2018 var det hovedsaglig NiMH-batterier fra Toyota Prius og Honda Insight, som stod på menuen hos SNAM. Virksomheden har dog forberedt sig godt på den bølge af lithium-ion-batterier, som er i sigte.

Genbrugsprocessen er forenklet

Meget kan ske indenfor batteriteknologien og genanvendelsen i de kommende år. Tesla har eksempelvis varslet, at man har planer om at lancere et nyt og bedre batteri i den nærmeste fremtid, ifølge Nasjonal digital læringsarena.

Ifølge Dag Noréus og hans forskerkolleger vil den nyudviklede metode ikke alene forenkle genbrugsprocessen samt gøre den mere profitabel, men også muligvis genskabe batterierne, så de er endnu bedre end nye batterier.

»Det nye er, at materialerne får bedre egenskaber, når de bliver brugt i nye batterier, efter at de har gennemgået en forenklet genbrugsproces,« siger Dag Noréus.

»Der er ikke tale om et nyt batteri, men en markant forbedring af de genopladelige batteriers brugbarhed,« siger han i pressemeddelsen.

Netop dét har været en udfordring, som har afholdt producenterne fra at satse på genanvendelse, ifølge artiklen i Environmental Science & Technology fra 2014, og fordi det bliver billigere og billigere at fremstille nye batterier, bliver det måske samtidig endnu mindre profitabelt at genbruge de gamle.

Genbrug af batterier vil være økonomisk fordel

De batteriproducenter, som Mari Juel har været i kontakt med, er optagede af genanvendelse, fordi myndighederne strammer op omkring kravene til producenterne.

»Batteriproducenterne er forpligtede til at have ansvarlige returordninger. Når batterierne fra el- og hybridbiler når enden af deres levetid, vil der pludselig være rigtig mange batterier at håndtere.«

»Ét argument for at genanvende er, at de brugte batterier kun er en udgift for producenterne, hvis de ikke kan bruge dem til noget. Hvis producenterne kan genbruge materialerne og genbruge de genopladelige batterier, vil det være en økonomisk fordel.«

Dag Noréus og de andre forskerne ved Universitetet i Stockholm mener, at deres genanvendelsesmetode kan bidrage til netop dette.

»En metode, som ikke kræve opsmeltning af materialer, betyder et lavere energiforbrug. Der er derfor ikke så mange omkostninger i forhold til genanvendelse af litium-ionbatterier, som kræver høje temperaturer for at udvinde materialerne,« slutter Mari Juel.

©Forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark. Læs den oprindelige artikel her.