Norge är det nordiska land där elbilsmarknaden har växt allra mest under 2010-talet. På grund av detta kommer landet under 2020-talet sättas under press för hur elbilarnas batterier ska tas hand om när de lämnar bilarna. Batterier som inte längre uppfyller elbilarnas energikrav kallas “End-of-Life”-batterier (EOL). Batterierna klassas som farligt gods och innehar stora risker för termiska rusningar som kan uppstå via kortslutningar. De innehåller också fortfarande en hel del energi lagrad i dem efter förbrukning i elbilarna, som skulle kunna användas i en “Second-Life”-applikation. Vidare går det åt stora kostnader för att tillverka batterierna, delvis på grund av de dyra metallerna inuti, dessa är därför viktiga att återvinna. Examensarbetet hade därför som mål att identifiera flödes- och värdekedjor för de olika batterierna i Norge, och komma med information om hur batterierna ska hanteras och lagras när de når “EOL”. Projektet tog också upp vilka applikationer batterierna kan återanvändas i från ett norskt perspektiv, samt komma med förslag på återvinningsmetoder för batterierna. På detta sätt ges en tydlig bild om hur batterihanteringen ska gå till, vad som redan görs för att ta hand om dem och vad som kan förbättras. Projektet bestod till störst del av en litteraturstudie som tar upp känd kunskap angående dessa områden. Dessutom genomfördes intervjuer med ledande personer inom marknaden för att få kunskap om vart batterierna tar vägen när de når EOL. Kunderna lämnar in bilarna till Ragn-Sells när de inte längre uppfyller deras behov. Ragn-Sells demonterar bilarna och tar hand om batterierna tills de hämtas upp av Batteriretur. Hos Batterireturs fabrik i Fredrikstad demonteras batterierna till modul- och cellnivå och de kvarvarande batteridelarna behandlas som avfall. Efter kontrollering av “State-of-Health” (SOH) byggs nya moduler upp av de celler med tillräcklig mängd kapacitet. Resten av cellerna skickas till materialåtervinning i Tyskland och Frankrike. Kostnaden för återvinning av batterierna uppgår till 25 Nok/kg. Volymen på EOL-batterier kommer att öka stort under 2020-talet när folk lämnar in sina bilar, nya lagringsfabriker kommer därför behöva byggas. För att minimera risken för en brand och snabb åldring av batterierna får de inte utsättas för höga temperaturer, vibrationer och shocker. Personal bör bära säkerhetshandskar och glasögon vid hantering av batterier för att minimera skaderisk. Batterierna ska lagras under låga laddningstillstånd i torra miljöer och bör vara lagrade i brandceller för att minska risken för en brandspridning om en väl händer. Batterierna som kan användas i en “Second-Life”-applikation kommer behöva lagras till marknaden för dessa är mogen. Vilket sannolikt kommer att hända när tillräckligt många EOL-batterier är i Cirkulation i mitten på 2020-talet. Batterierna kan återanvändas som energilagringssystem för förnybara energikällor som vind- och solkraft. På detta sätt löser man problemet med dessa energikällors intermittenta natur, och folk kommer kunna dra elektricitet från batterierna de timmarna när elen är dyrare, som under kvällen. Vidare kan batterierna användas som energilagring vid Norges fiskodlingar som i 30 % av fallen opererar utanför nätet, på så sätt behöver de inte generera lika mycket elektricitet från dieselmotorer. EOL-batterierna kan konkurrera med nya likartade batterier om vetskap om deras energikapacitet är tillgänglig, priserna är på en rimlig nivå och om batterierna kan justeras för att anpassas till sin nya applikation. Två tredjedelar av kostnaderna för återvinning av batterierna angår logistik, vilket gör att det skulle på sikt bli billigare om batteriåtervinningen flyttades helt till Norge. Två beprövade metoder föreslogs som Norge kan ta efter. Den ena är en kombinerad pyrometallurgisk och hydrometallurgisk process från Umicore, den andra en kombination av mekaniska och hydrometallurgiska metoder från Duesenfeld. Umicores metod är mer automatiserbar medan Duesenfelds metod kan återvinna nästan allt material i cellerna. / Norway is the Nordic country where the market for electric vehicles has grown the most during the 2010s. Because of this, the country will be under pressure in the 2020s for how the batteries from the electric vehicles will be taken care of when they leave the cars. Batteries that no longer fulfill the energy requirements for the electric vehicles are called “End-of-Life” (EOL) batteries. The batteries are classified as hazardous waste and carry great risks of thermal run-offs that can occur through short circuits. They also still contain a lot of energy stored in them after being used in the electric cars, which could be used in a "Second-Life" application. Furthermore, considerable costs are incurred in manufacturing the batteries, partly because of the expensive metals inside, which are therefore important to recycle. The thesis project therefore aimed to identify the flow and value chains for the different batteries in Norway, and provide information on how the batteries should be handled and stored when they reach “EOL”. The project also brought up which applications the batteries can be reused from a Norwegian perspective, and suggestions on recycling methods for the batteries. In this way, a clear picture is given of when the battery management should focus, what is already done to take care of them and what can be improved. The project consisted largely of a literature study that takes up known knowledge about these areas. In addition, interviews with leading people in the “EOL”-battery market were conducted to gain knowledge of where the batteries are going when they reach EOL. Customers hand in the electric cars at Ragn-Sells when they no longer have a need for them. Ragn-Sells then dismantle the cars and take care of the batteries until they are picked up by Batteriretur. At Batteriretur’s factory in Fredrikstad, the batteries are dismantled to module and cell level and the remaining battery parts are treated as waste. After checking the "State-of- Health", new modules are built up of the cells with sufficient capacity. The rest of the cells are sent for recycling in Germany and France. The cost of recycling the batteries amounts to 25 Nok/kg. The volume of EOL batteries will increase significantly in the 2020s as people hand in their cars, so new storage factories will need to be built. To minimize the risk of a fire and rapid aging of the batteries, they must not be exposed to high temperatures, vibrations and shocks. Personnel should wear safety gloves and glasses when handling batteries to minimize risk of damaging themselves. The batteries shall be stored under low charge conditions in non humid environments and should be stored in fire cells to reduce the risk of a fire spreading, during for instance if a fire were to happen. The batteries that can be used in a "Second-Life" application will need to be stored until the market for them has emerged. Which will probably happen when enough EOL batteries are in circulation in the middle of the 2020s. The batteries can be reused as energy storage systems for renewable energy sources such as wind and solar power. In this way, the problem with the intermittent nature of these energy sources will be solved, and people will be able to draw electricity from the batteries during the hours when electricity is more expensive, like during the evening. Furthermore, the batteries can be used as energy storage in Norway's fish farms, which in 30% of cases operate off the grid, in this case they do not need to generate as much electricity from diesel engines. The EOL batteries can compete with new similar batteries if customers are aware of their energy capacity, prices are at a reasonable level and if the batteries are adjusted to adapt to their new application. Two-thirds of the costs of recycling the batteries relate to logistics, which means that in the long run it would be cheaper if the battery recycling were moved completely to Norway. Two tried and tested methods were proposed that Norway can adopt. One is a combined pyrometallurgical and hydrometallurgical process from Umicore, the other a combination of mechanical and hydrometallurgical methods from Duesenfeld. Umicore's method is more automated while Duesenfeld’s can recycle almost all of the materials in the cells.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-290234 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Nilsson, Gunnar |
| Publisher | KTH, Skolan för kemi, bioteknologi och hälsa (CBH) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.007 seconds