Hydrogen-assisted recycling of lithium-ion batteries

Abstract

Lithium-ion batteries (LIBs) are a central part of modern society, since they have a high energy storage capacity in comparison to their weight and therefore, the demand for more and more LIBs is ever higher. The more batteries are produced, the more battery materials are needed for production. Also, more battery waste is produced. The production of LIBs requires valuable earth metals such as lithium, cobalt, nickel, and manganese. These metals can be obtained from discarded and spent lithium-ion batteries. Recycling of LIBs environmental challenges like high energy consumption, the harmful chemicals required, and high GHG emissions. Therefore hydrogen-assisted recycling is being researched as a new method to reduce the mentioned environmental impacts.

The goal of this literacy research is to explain the basic structure and function of lithium-ion batteries, the currently used methods of recycling and to research how hydrogen can be used in recycling LIBs.

The research found that hydrogen-assisted recycling is noticeably more environmentally friendly than the current methods and the future for hydrogen in the industry is bright.

Litiumakut ovat yhä kasvavampi ja merkittävämpi osa nykypäivää. Syinä tähän on niiden loistava energian varastointikyky niiden suhteellisen matalaan painoon nähden. Yhteiskunta on siirtymässä yhä enemmän ja enemmän sähköistymiseen niin liikenteessä, kuin jokapäiväisessä elämässäkin. Tämän takia litiumakkujen arvokkaiden maametallien, kuten litium, mangaani ja koboltti, kysyntä kasvaa. Litiumakkujen kierrätys nykyään on hyvin ympäristölle haitallista prosessien vaatiman energian, haitallisten kemikaalien ja korkeiden päästöjen takia. Siksi on siirrytty tutkimaan vetypelkistystä näiden kierrätysmetodien korvaajaksi.

Tämän kirjallisuusselvityksen tavoitteena on selittää litiumakun rakenne sekä toimintaperiaate, yleisimmät nykyään käytössä olevat litiumakkujen kierrätysmetodit. Lisäksi selvittää kuinka vetyavusteinen litiumakkujen kierrätys toimii, ja millä tavalla se eroaa nykyisistä kierrätysmetodeista.

Tutkimuksessa selvisi, että vetyavusteinen kierrätys on huomattavasti päästöystävällisempi kierrätysmetodi nykyisiin kierrätysmetodeihin verrattuna, ja vetyavusteisen akkukierrätyksen tulevaisuus teollisuudessa on kirkas.