Redwood Materials hat gute Nachrichten über Elektroautos – CleanTechnica

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Vor ein paar Tagen hat ein Schriftsteller, den ich sehr schätze, eine Geschichte für ihn geschrieben SauberTechnica das enthüllte die scheinbar endlose Litanei von Dinge, die mit Elektroautos nicht stimmen aus der Perspektive von jemandem, der ein Werkzeug der fossilen Brennstoffindustrie ist. Ein Großteil dieser Diskussion konzentrierte sich darauf, dass die Batterien für Elektroautos große Mengen an Rohstoffen erfordern, die der Erde entzogen und raffiniert werden müssen – Dinge wie Lithium, Kobalt und Nickel. Der Autor schien zu glauben, dass diese Materialien nur zum Bau von Elektroautos verwendet würden, als ob sie in keinem anderen Verbraucherprodukt verwendet würden.

Der Kontrapunkt zu den von diesem Autor verbreiteten Lügen – die natürlich von Faux News verbreitet wurden – findet gerade in Nevada statt. Hier hat Redwood Materials, das Batterierecyclingunternehmen, das vom ehemaligen Tesla-Technologievorstand JB Straubel gegründet wurde, letzte Woche den Schalter umgelegt, um mit dem Recycling von Lithium-Ionen-Batterien in großem Maßstab zu beginnen.

Redwood stellt Batteriematerialien in den USA her

Tom Randall von Bloomberg besuchte den Standort kürzlich und berichtete, dass Recycler wie Redwood Materials irgendwann mit dem Tempo der Autofabriken mithalten müssen. Beispielsweise produzierte die Tesla-Fabrik in Fremont, Kalifornien, im vergangenen Jahr 560,000 Elektrofahrzeuge. Wenn die Batterien in diesen Autos recycelt werden, entsteht fast zehnmal so viel Batteriematerial für Elektrofahrzeuge wie der gesamte US-Markt im letzten Jahr verarbeitet hat. Wenn US-Recycler das alles bewältigen können, würden sie mit traditionellen Bergbaubetrieben und Batteriemateriallieferanten konkurrieren, von denen die meisten in China ansässig sind.

„Sobald wir die gesamte Fahrzeugflotte auf Elektro umgestellt haben und alle diese Mineralien verbraucht sind, müssen wir jedes Jahr nur ein paar Prozent ersetzen, die dabei verloren gehen“, sagte Colin Campbell, Chief Technology Officer und Chief Technology Officer von Redwood der ehemalige Leiter der Antriebstechnik bei Tesla. „Es wird jedem klar werden, dass es keinen Sinn mehr macht, es aus der Erde zu graben.“

Straubel selbst sagte Randall, dass Redwood versuche, Chinas Würgegriff auf Batteriematerialien zu brechen, indem es einen heimischen Kreislauf aus recycelten kritischen Metallen aufbaue. „Die Verantwortung lastet auf mir“, sagte er. „Ich erinnere mich, dass ich es in den Anfangstagen bei Tesla gespürt habe, als die anderen Hersteller noch keinen Mist gemacht hatten und wir das deutlich spürbare Gefühl hatten, die Flagge hochzuhalten, ins Feld zu rennen und zu sagen: ‚Elektrofahrzeuge sind die Zukunft!‘ Wir hatten das Gefühl, wenn wir scheiterten, würde uns niemand folgen. Das ist ein wenig Déjà-vu"

So recyceln Sie eine Batterie

Es gibt drei grundlegende Ansätze zum Recycling von Batterien, von denen jeder seine eigenen Nachteile hat, sagt Randall. Sie können sie verbrennen, was verschwenderisch ist und zu giftigen Emissionen führen kann; Lösen Sie sie in starken Chemikalien auf, was teuer ist und die meiste Energie verbraucht. oder sie mechanisch trennen, was arbeitsintensiv und gefährlich sein kann. Bis vor ein paar Jahren zerkleinerten die meisten US-Recycler Batterien einfach und schickten sie ins Ausland, damit jemand anderes sie weiterverwerten konnte.

Redwood leiht sich aus jeder Kategorie die seiner Meinung nach nützlichsten Teile aus. Der Prozess des Unternehmens beginnt in einem Bereitstellungsbereich im Innenbereich, wo alles von ausrangierten Ohrhörern und Laptop-Batterien bis hin zu EV-Modulen von zurückgerufenen Chevy Bolts (jetzt wissen wir, wo all diese defekten Bolt-Batterien gelandet sind) auf ein Förderband geworfen wird. Das Durcheinander wird etwa 30 Meter hoch zu einem Loch in der Wand getragen, wo es das Gebäude verlässt und in einen riesigen, aufgewühlten Metalltunnel namens „RC1“ gelangt, der hoch über dem Boden schwebt.

RC1 ist im Wesentlichen ein riesiger Slow Cooker, der den Müll bei mehreren hundert Grad etwa eine Stunde lang backt, und vielleicht die bisher größte Innovation von Redwood. Bei der herkömmlichen Wiederverwertung durch Verbrennung werden zur Abtrennung der Edelmetalle Hitze von weit über 1000 °C (1,800 °F) verwendet. Redwoods Ziel in dieser Phase besteht jedoch darin, die Materialien möglichst effizient zu konservieren und für die nächsten Schritte vorzubereiten.

Am wichtigsten ist, dass RC1 keinen Sauerstoff verbraucht. Es gibt keine Verbrennung und daher keine Emissionen. Es reduziert einfach die Klebstoffe, Kunststoffe und unerwünschten Flüssigkeiten in Holzkohle. Der verbleibende hochwertige schwarze Kohlenstoff kann zur Verwendung in schwarzen Farben und industriellen Schmiermitteln verkauft werden.

Der RC1 verbraucht außerdem überraschend wenig Strom, was der Schlüssel zur Verringerung der Klimaauswirkungen von Redwood ist. Sobald der Ofen aufgeheizt ist, ist die von den Batterien abgegebene Energie selbsterhaltend. Stellen Sie sich das wie eine kontrollierte Zeitlupenversion eines Batteriefeuers vor, das Tag und Nacht, Woche für Woche ununterbrochen läuft. Es gibt die Ladung aller Batterien, die eine Gefahr für die Arbeiter darstellen könnten, sicher frei und zersetzt gleichzeitig die Substanz, die wichtige Mineralien miteinander verbindet. (In mancher Hinsicht ähnelt der Prozess vage dem, wie Biokohle gemacht wird.)

Nachdem sie RC1 verlassen haben, durchlaufen die gegrillten Batterien Maschinen, die das Material durch Siebe sieben. Zur Isolierung bestimmter Materialien werden leistungsstarke Magnete eingesetzt. Der verbleibende mineralreiche Staub, die sogenannte schwarze Masse, wird mit einer Aufschlämmung aus Lösungsmitteln vermischt und in ein anderes Gebäude geleitet, das einer großen Bierbrauerei ähnelt, mit hoch aufragenden Edelstahltanks, in denen Chemikalien, Druck, Filter und Verdunstung zur Trennung der Produkte eingesetzt werden ihre Kernelemente.

Redwood erfindet ständig

Das Recycling von Batterien ist noch eine neue Technologie und Redwood Materials erfindet den Prozess im Laufe der Zeit. Ein aus den Spitzeningenieuren von Tesla zusammengestelltes Führungsteam hat den Batterierecyclingprozess im Hinblick auf Geschwindigkeit und Umwelteffizienz optimiert, auch wenn er im industriellen Maßstab expandiert. Was Redwood tut, erregte das Interesse von Forschern in Stanford, denen Redwood Zugang zu Daten gewährte. In den letzten zwei Jahren hat das Stanford-Team eine Umweltbewertung des Redwood-Batterierecyclingprozesses durchgeführt.

Doch als die Forscher einen Teil des Redwood-Prozesses analysierten, entdeckten sie es Der Prozess hatte sich geändert, sagte Will Tarpeh, Assistenzprofessor für Chemieingenieurwesen und einer der leitenden Autoren des Papiers. „Monat für Monat haben sie ständig optimiert“, sagte Tarpeh zu Randall. „Das machte es zu einer Herausforderung, war aber fantastisch anzusehen. Sie navigieren sehr gut durch eine Welt, in der sich alles sehr schnell verändert.“

Der Stanford-Bericht, der sich noch in der Peer-Review befindet, ergab, dass die Redwood-Recycling- und Raffinierungsbetriebe die Kohlendioxidemissionen im Vergleich zu herkömmlichen Recyclingmethoden um 70 % und im Vergleich zu anderen Recyclingverfahren um 40 % senken. Die Einsparungen waren sogar noch größer, als Redwood sich mit Produktionsabfällen befasste, die derzeit etwa die Hälfte der für das Recycling verfügbaren Materialien ausmachen.

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Wie man eine Batterie herstellt

Das Bloomberg Der Artikel enthält viele grundlegende Informationen zur Herstellung von Batterien, die möglicherweise nicht allgemein bekannt sind, selbst wenn sie anspruchsvoll sind SauberTechnica Leser. Der heilige Gral für jeden Batterierecycler sei die Herstellung der teuren Komponenten, die in Batteriekathoden und -anoden stecken, schreibt Randall. Beide Produkte werden heute fast ausschließlich in Asien hergestellt.

Anoden bestehen aus empfindlicher Kupferfolie, die typischerweise mit Graphit beschichtet ist. Die Folie hat ein Zehntel der Dicke eines menschlichen Haares und wird in breiten Rollen geliefert, die wie Geschenkpapier in Industriegröße aussehen. Jedes entwirrte Blatt würde sich über eine Länge von bis zu 15 Kilometern (9 Meilen) erstrecken, und der kleinste Riss oder das kleinste Loch könnte zu einer defekten Batteriezelle führen. Das trägt dazu bei, die Komplexität der Batterieherstellung ins rechte Licht zu rücken. Die Arbeiter in der Redwood-Anodenfolienwerkstatt tragen Ganzkörperoveralls mit Haar- und Bartnetzen und müssen vor dem Betreten eine Kammer passieren, in der sie mit Luftstrahlen bestrahlt werden. Ein einzelnes Haar oder Schmutzfleck könnte eine ganze Rolle Kupferfolie ruinieren.

In den USA gab es noch nie eine Kupferfolienproduktion. Seit einem Jahr stellt Redwood Musterrollen her, die potenzielle Kunden testen können. In den kommenden Wochen werden seine Folien offiziell in die Lieferkette gelangen, um in amerikanischen Elektrofahrzeugen verwendet zu werden, sagte Straubel: „Es ist buchstäblich das erste Mal überhaupt, dass jemand dieses Material in den USA für eine Batterie hergestellt hat.“

Redwood verfügt derzeit über eine einzige Folienherstellungsmaschine, die jedes Jahr genug Kupfer für mehr als 13,000 Elektroautos mit großer Reichweite liefern kann. Eine perfekt glatte Titantrommel, etwa so groß wie ein Kleinwagen, dreht sich halb eingetaucht in einem leuchtend blauen Bad aus flüssigem Kupfersulfat. Während es mit Zehntausenden Ampere Strom beaufschlagt wird, bildet sich aus dem Bad eine seidige Kupferplatte, die anschließend auf eine lange Rolle gewickelt wird.

Zu diesem Werkzeug werden bald neun weitere Maschinen hinzukommen, weitere sollen in Kürze in einer Fabrik entstehen im Bau in South Carolina. Bis 2028 sollen an beiden Standorten 100 Maschinen im Einsatz sein, die jedes Jahr genug Folie produzieren, um sechs Mal den Planeten zu umwickeln, so Straubel.

Die Kathode bestimmt maßgeblich die Leistung, die Kosten und den ökologischen Fußabdruck einer Batterie. Um das richtige Rezept für das endgültige schwarze Kathodenpulver zu finden, bedarf es jahrelanger Zusammenarbeit mit jedem Hersteller, der es kaufen wird. Proben müssen viele Test- und Qualifizierungsrunden durchlaufen, bevor sie in einem Auto verwendet werden können. Bei Redwood müssen die Arbeiter im Kathodenwerk vollständig versiegelte Anzüge tragen, darunter Helme mit Atemschläuchen und zwei Paar Handschuhe, um eine perfekte Barriere an den Ärmeln zu gewährleisten.

Von der Kathodenleistung hängt so viel ab, dass die Geschäftsbeziehung tendenziell dauerhaft ist, sobald ein Produkt von einem großen Batteriehersteller zur Verwendung zugelassen wird. „Es ist fast die Definition von hohem Risiko und hohem Gewinn“, sagte Andy Leach, Analyst bei BloombergNEF. Die Kathodenlinie, die Redwood im März in Betrieb genommen hat, wird pro Jahr nur Kathoden im Wert von 50 Megawatt produzieren. Sein Hauptzweck besteht darin, zusätzliche Tests mit Kunden durchzuführen, bevor Redwood Ende nächsten Jahres die riesigen 20-Gigawattstunden-Versionen auf den Markt bringt.

Der Weg nach vorne für Redwood ist herausfordernd

„China räumt Elektrofahrzeugen seit zehn Jahren ernsthafte Priorität ein und hat damit die Nase vorn“, sagte Lachlan Carey, US-Programmmanager bei RMI. „Es ist noch ein langer Weg, um aufzuholen, und vieles könnte im Weg stehen.“ Aber Straubel an der Spitze von Redwood zu haben, ist ein Verkaufsargument für Anleger, die heute einen Vertrauensvorschuss wagen möchten. Er war der Vordenker hinter Teslas Batteriestrategie, und seine Verbindungen vom Silicon Valley zur Wall Street halfen dem Unternehmen, private Mittel in Höhe von 10 Milliarden US-Dollar aufzubringen und sich eine Kreditzusage des Energieministeriums in Höhe von 2 Milliarden US-Dollar zu sichern, die es in Anspruch nehmen kann, sobald bestimmte Meilensteine ​​erreicht sind.

Ein Recycler in den USA wird jedoch nicht ausreichen, um eine Produktionsbasis für Elektrofahrzeuge in den USA aufzubauen. Straubel erkannte diese Realität ebenso an wie die entmutigende Rechnung, die vor ihm lag. „Die einfache Wahrheit ist, dass es eine verdammt schwierige Sache ist. Es ist für mich einfach schockierend, wenn man bedenkt, wie viel Batteriekapazität derzeit online ist oder gebaut wird und dennoch 100 Prozent der Lieferkette importiert werden.“

Batterierecycling ist einer der Bereiche, die Elektrofahrzeuge nachhaltig machen werden. Redwood Materials gewinnt 95 % der für die Herstellung von Elektrofahrzeugbatterien benötigten Materialien zurück, und der Prozess kann immer wieder wiederholt werden. Versuchen Sie das mit dem gebrauchten Motoröl, das aus dem Kurbelgehäuse von Millionen herkömmlicher Autos und Lastwagen auf der Straße kommt. Recycling ist wirklich das letzte Puzzleteil, das den persönlichen Transport nachhaltig macht und nicht mehr die Umwelt belastet.

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• Quelle: https://cleantechnica.com/2024/04/26/redwood-materials-has-good-news-about-electric-cars/