Återvinningsteknik för uttjänta litiumjonbatterier (LIB) håller inte jämna steg med den snabba ökningen av elfordon, lagra ett potentiellt stort avfallshanteringsproblem för framtiden, enligt en ny studie.

En översyn av litiumjonbatteriåtervinning som leds av University of Birmingham tyder på att, medan elfordon (EV) erbjuder en lösning för att minska föroreningar, regeringar och industri måste agera nu för att utveckla en robust återvinningsinfrastruktur för att möta framtida återvinningsbehov.

Studien, genomförs i samarbete med forskare vid universiteten i Newcastle och Leicester, publiceras idag i 150 -årsjubileumet av Natur .

Dr Gavin Harper, Faraday Research Fellow vid University of Birmingham, är huvudförfattare på tidningen. Han sa:"Utmaningen för återvinning är inte okomplicerad:det finns en enorm variation i kemierna, former och utföranden av litiumjonbatterier som används i elbilar. Individuella celler formas till moduler, som sedan monteras i batteripaket. För att återvinna dessa effektivt, de måste demonteras och de resulterande avfallsflödena separeras. Förutom litium, dessa batterier innehåller ett antal andra värdefulla metaller, såsom kobolt, nickel och mangan, och det finns potential att förbättra de processer som för närvarande används för att återställa dessa för återanvändning. "

Frågan om LIB -avfall är redan betydande och kommer att växa i takt med att efterfrågan på elbilar ökar. Baserat på de 1 miljoner elbilar som såldes 2017, forskare beräknade att 250, 000 ton eller en halv miljon kubikmeter oförädlat förpackningsavfall kommer att uppstå när dessa fordon når slutet av sina liv.

Det finns också en enorm möjlighet för Storbritannien. Analys av Faraday Institution - Storbritanniens oberoende institut för forskning om elektrokemisk energilagring - pekar på behovet av åtta gigafabriker i Storbritannien år 2040 för att tillgodose efterfrågan på LIB. Storbritannien kommer att behöva utveckla leveranskällor för de kritiska material som krävs för dessa batterier och återvunnet material kan spela en viktig roll.

Professor Andrew Abbott, från University of Leicester och medförfattare till papperet, sade:"Elektrifiering av bara 2 procent av den nuvarande globala bilparken skulle representera en rad bilar som skulle kunna sträcka sig runt jordens omkrets - cirka 140 miljoner fordon. Deponi är uppenbarligen inte ett alternativ för denna mängd avfall. Att hitta sätt att återvinna elbatterier kommer inte bara att undvika en enorm börda på deponi, det kommer också att hjälpa oss att säkra leveransen av kritiska material, såsom kobolt och litium, som säkert har nyckeln till en hållbar bilindustri. "

Studien identifierar ett antal viktiga utmaningar som ingenjörer och beslutsfattare måste ta itu med, Inklusive:

• Identifiera andra användningsområden för uttjänta batterier
• Utveckla snabba reparations- och återvinningsmetoder, särskilt med tanke på att storskalig lagring av elektriska batterier är potentiellt osäker
• Förbättra diagnostik av batterier, batteripaket och battericeller, så att batteriets hälsotillstånd kan bedömas noggrant före återanvändning
• Optimera batteridesigner för återvinning för att möjliggöra automatisk demontering av batterier, säkrare än nuvarande manuell hanteringsteknik
• Designa nya stabiliseringsprocesser som gör att uttjänta batterier kan öppnas och separeras, och utveckla tekniker eller processer för att säkerställa att komponenter inte förorenas under återvinning.

"Dessa batterier innehåller enorma mängder ström och för närvarande är vi fortfarande relativt oförberedda på hur vi hanterar dem när de når slutet av sitt liv, "förklarar medförfattaren professor Paul Christensen, från Newcastle University, som också arbetar med ett antal brittiska brand- och räddningstjänster för att utveckla protokoll för att hantera litiumjonbatterier.

"Ett av forskningsområdena för detta projekt är att titta på automatisering och hur vi säkert och effektivt kan ta isär förbrukade batterier och återvinna värdefulla material som litium och kobolt. Men det finns också en allmän säkerhetsfråga som måste tas upp som andra liv EV -batterier blir mer allmänt tillgängliga. Vad vi behöver är en brådskande titt på batteriets hela livscykel - från att gräva materialet ur marken för att slänga dem igen i slutet. "

Paul Anderson, Meddirektör för Birmingham Center for Strategic Elements and Critical Materials, tillägger:"Att möta dessa utmaningar kommer att kräva en stor ambition och en konsekvent strategi för beslutsfattande. Detta är viktigt för att vi ska skapa lösningar inom designprocessen som gör att vi kan göra en smidig och hållbar övergång till elektrisk fordon. "