Mercedes-Benz kommer alltid att behöva bryta sällsynta jordartsmetaller för att bygga elbilsbatterier, trots utvecklingen inom batteriåtervinning, enligt företagets supply chain-chef.
Företaget öppnade nyligen en ny anläggning i Kuppenheim, Tyskland, som sägs kunna återvinna 96% av råvarorna från ett befintligt batteripaket i en elbil. Anläggningen kommer så småningom att producera 2500 ton kobolt, koppar, mangan, nickel och litium av produktionskvalitet per år – tillräckligt för batteripaket till cirka 5000 bilar.
Men Jörg Burzer, Mercedes styrelseledamot för produktion, kvalitet och supply chain management, har sagt att batteriåtervinning aldrig kommer att nå en punkt av total självförsörjning. Burzer berättade: ”Jag tror att vi alltid kommer att behöva 20, 30 eller 40 procent [av material som kommer från gruvdrift]. Om återvinningen är i full gång någonstans år 2040 behöver vi fortfarande en stor del av de nya materialen från gruvor.”
Detta trots den ovanligt höga materialåtervinningsgraden i Kuppenheim-anläggningen. Dess 96% är långt över den 80%-siffra som Mercedes hävdade att man skulle ha uppnått med traditionella metoder, såsom smältning.
Detta beror på att Mercedes använder en hydrometallurgisk process, där en vattenlösning, snarare än värmeenergi, används för att separera materialen. Processen tar cirka två dagar att slutföra och förbrukar relativt lite energi, all kraft kommer från en 350 kW solpanelsanläggning på Kuppenheim-fabrikens tak.
Processen inleds med att batteriets laddningsstatus kontrolleras innan det matas in i en dokumentförstörare. Det resulterande skräpet körs genom en mekanisk ”tvättmaskin” – i praktiken en gigantisk sil – innan det separeras med magneter, vakuumtorkas och sedan körs genom en ”filterpress”, som fungerar som en kaffepress.
Detta ger en ”svart massa” av kemikalier som löses upp i en flytande lösning och pressas för att avlägsna grafiten. Lösningen neutraliseras med hjälp av ammoniak och väteperoxid och pressas igen för att avlägsna de sista spåren av aluminium och järn.
Slutligen behandlas det med svavelsyra, ammoniak och ett organiskt lösningsmedel, vilket ger sulfater av koppar, kobolt, mangan, nickel och litium.
Koppar, mangan och litium lagras som vätskor i stora tunnor, medan kobolt och nickel kristalliseras innan de återvinns och återanvänds.
Det kommer att ta omkring ”tre till fyra år” att nå en årlig produktion på 2500 ton, säger Burzer. Detta beror på att det för närvarande finns ett begränsat lager av uttjänta litiumjonbatterier, eftersom Mercedes elbilar är relativt nya. Den första massproducerade elbilen, EQC, lanserades 2018.
Burzer sade: ”Man måste ha en viss mängd batterier på marknaden innan man kan börja återvinna dem. Så först måste man producera dem, och det kommer att ske med råmaterial från gruvor, eftersom man inte har något att återvinna.”Vår kvalitetsstandard för våra batterier är åtta till tio år, så det kommer att bli en viss fördröjning. Det innebär att det under de kommande tre, fyra eller fem åren kommer att fungera med lägre kapacitet, men samtidigt är det mycket viktigt att vi förstår processen och, ännu viktigare, att vi förstår skalbarheten.”
Under tiden kommer Kuppenheim att återvinna batterier från Mercedes forsknings- och utvecklingsarbete samt från prototypbilar. Burzer sa att Mercedes också är öppna för att ta in andra tillverkares batterier, liksom för att titta på olika kemier.
”LFP [litiumjärnfosfat] och NMC [nickel-mangan-kobolt] tillsammans, det skulle vi kunna göra”, säger han. ”Frågan är om man ska göra det i satser eller inte. Vi måste tänka på effektiviteten.”
