2. Tổng quan sự phát triển năng lượng tái tạo và quản lý cuối vòng đời các hệ thống điện
3.3. Tóm tắt các xu hướng trên toàn thế giới về tái chế pin lưu trữ
Pin lưu trữ năng lượng tái tạo được sản xuất từ các cơ sở điện mặt trời và điện gió có 2 loại chính - hoặc pin axit chì hoặc pin gốc lithium, có các chất hóa học khác nhau.
Pin Lithium đang trở nên phổ biến với các hệ thống năng lượng mặt trời. Tái chế pin Lithium bao gồm sự kết hợp của các bước tiền xử lý cơ học và/hoặc nhiệt, xử lý nhiệt luyện và/hoặc thủy luyện.
Hình 29. Tổng quan về các bước tái chế pin Lithium-Ion khác nhau
Quá trình ‘xử lý ban đầu’ bao gồm quá trình xả, tháo rời và cắt nhỏ/nghiền nát để tạo ra bột kim loại hỗn hợp (‘khối lượng đen’) bao gồm Li, Co, Ni, các kim loại nhỏ khác và than chì đại diện cho ~ 35% dòng pin bị loại bỏ. Tái chế ‘thu hồi cao’ hoặc toàn chuỗi có thể đạt được tổng mức thu hồi vật liệu ~ 60%, bao gồm Li (lico3), Co (hydroxit), Ni (hydroxit), Fe, Cu và Al (phế liệu); Tổn thất nguyên liệu bao gồm dung môi, chất dẻo và các kim loại phụ. Vật liệu có thể được phục hồi ở độ tinh khiết thích hợp để sản xuất ca-tốt (hoặc các ứng dụng khác).
Về nguyên tắc, tái sử dụng pin có khả năng mang lại hiệu quả cho môi trường tốt hơn so với tái chế, do yêu cầu về vật liệu và năng lượng thấp hơn. Về công nghệ, một số phương pháp tái sử dụng đã qua giai đoạn thử nghiệm. Công nghệ nhằm mục đích làm trẻ hóa các cực âm bằng cách ngâm chúng trong dung dịch hóa chất mềm, có thể tiết kiệm chi phí hơn so với việc tái chế vì cực âm không yêu cầu phải được chế tạo lại mà vẫn có thể giữ nguyên dạng vật liệu. Một cách tái chế khác có thể áp dụng trong tương lai là thay thế toàn bộ các tế bào đã xuống cấp trong hệ thống pin. Trong trường hợp xuống cấp hoặc hỏng hóc xảy ra do một tế bào pin bị hỏng, việc đổi trực tiếp sang các tế bào pin mới có thể kéo dài tuổi thọ của hệ thống pin nói chung. Tuy nhiên, để thực hiện được biện pháp này, các hệ thống pin phải được thiết kế sao cho có thể thay thế các tế bào pin mới trong trường hợp bị hư hỏng. Mặc dù ngành công nghiệp quan tâm và cam kết tái sử dụng pin, nhưng các bên liên quan cũng chỉ ra những rào cản như sự cần thiết phải có một hệ thống kiểm tra pin để có thể nhanh chóng xác định số lượng pin bị lỗi, sự khác biệt về kích thước pin - do yêu cầu về sản phẩm
cụ thể - điều này tạo ra thách thức về quy mô kinh tế, thiếu chính sách, cách thức hoặc chứng nhận liên quan việc tái sử dụng pin lưu trữ năng lượng.
Bảng 19. Phân tích kinh tế đối với việ xử lý pin Lithium (Theo tài liệu của Australia54)
Công nghệ tái chế pin Lithium Ion
Mô tả Chi phí vận hành và chi phí biên
(Đô la Úc) Xử lý sơ bộ/
Thu hồi thấp
Thu hồi thép, đồng và nhôm và khối vật chất để xử lý tiếp
1560$/tấn và với phí tại cơ sở trung bình khoảng 160$ cho mỗi cơ sở. Tỷ suất lợi nhuận gộp ước tính khoảng 70$ mỗi đơn vị hoặc 675$ mỗi tấn.
Thu hồi cao Thu hồi lithium cacbonat, coban niken hydroxit và bột than chì sau quá trình xử lý ban đầu
1730$/tấn và với phí tại cơ sở trung bình khoảng 160$ mỗi cơ sở. Tỷ suất lợi nhuận gộp ước tính khoảng 80$ mỗi đơn vị hoặc 740$ mỗi tấn.