دنیا با سرعت زیادی در حال تغییر است. این تغییر شامل منابع انرژی نیز می‌شود. در این سری از مقالات آدوا به بررسی عمیق تغییرات در چشم‌انداز باتری‌ها می‌پردازیم.

ما اغلب با این سوال مواجه می‌شویم که "چه اتفاقی برای باتری‌های لیتیوم-یون پس از پایان عمر مفیدشان برای دوچرخه‌ها، خودروها و اسکوترها خواهد افتاد؟" تا همین اواخر تنها پاسخ این بود که از آن‌ها (حداقل سلول‌هایی مثل 18650 و 21700 که سلول‌های بسیار رایجی که به ترتیب 65*18 میلی‌متر و 73*21 میلی‌متر هستند) به عنوان ذخیره‌سازی برق خورشیدی استفاده شود، مانند .Tesla Powerwall مثال‌های زیادی وجود دارد که افراد از این سلول‌های نیمه‌مصرف شده در نسخه‌های DIY از Powerwalls برای ذخیره انرژی و تامین برق خانه‌هایشان استفاده می‌کنند.

آشنایی با چرخه عمر باتری های لیتیوم-یونی

باتری‌های لیتیوم-یون معمولاً به طور کامل از کار نمی‌افتند، بلکه با گذشت زمان و شارژ شدن، ظرفیت خود را از دست می‌دهند. اغلب باتری‌ها برای ۵۰۰ تا ۱,۰۰۰ شارژ کامل رتبه‌بندی می‌شوند. شارژهای جزئی نیز بخشی از این محاسبه هستند.

در نهایت، باتری دوچرخه برقی شما تنها بخشی از محدوده توان اولیه خود را ارائه خواهد داد و آن زمان است که نیاز به تعویض آن دارید. اگرچه سلول‌های داخل آن از نظر فنی می‌توانند برای ذخیره‌سازی خانگی یا موارد مشابه استفاده شوند، اما در حال حاضر تقریباً به طور کامل قابل بازیافت هستند.

مواد خام باتری

مواد اولیه برای ساخت باتری‌های لیتیوم-یون شامل لیتیوم است که از معدن‌ها یا استخراج از آب شور در بولیوی، آرژانتین و شیلی به دست می‌آید. شکل لیتیومی که با تبخیر به دست می‌آید، کربنات لیتیوم است که به عنوان ماده اولیه در ساخت باتری‌های لیتیوم استفاده می‌شود. این فرآیند همچنین شامل منیزیم، کلسیم، پتاسیم و سدیم است. یکی از مشکلات این عملیات این است که تا سه سال طول می‌کشد تا آب شور به استخرهای مختلف منتقل شود تا تبخیر شود.

کبالت ماده کاتد رایج برای باتری‌ها است. این ماده معمولاً به صورت دستی در جمهوری دموکراتیک کنگو استخراج می‌شود. شرایط کار در این معادن به دلیل نبود مقررات جدی در زمینه بهداشت و ایمنی، عموماً خطرناک است. حدود 40-50 ٪ از این معادن متعلق به چین است و بسیاری از مواد استخراج شده، برای پردازش بیشتر به چین ارسال می‌شوند.

همانطور که می‌توانید تصور کنید، این به معنای حمل و نقل جهانی مواد است. سایر مواد نیز یا به چین یا به ایالات متحده ارسال می‌شوند، مثلاً به کارخانه گیگافکتوری تسلا. به این معنا که یک سلول باتری ممکن است مواد اولیه خود را از سراسر جهان جمع‌آوری کند تا به محل ساخت خود برسد. این فرایند گاز کربن زیادی را در اتمسفر آزاد می‌کند.

تسلای ایلان ماسک

ایلان ماسک، مدیر عامل تسلا، به خوبی از این مشکل آگاه است و تلاش می‌کند گیگافکتوری‌های خود را در سراسر جهان راه‌اندازی کند تا مواد اولیه محلی بیشتری تأمین کند. اعلامیه او درباره توسعه باتری جدید 4680 تغییرات زیادی ایجاد کرد. ساختار داخلی این باتری باعث حذف زبانه‌ها، افزایش ظرفیت، بهبود نسبت قدرت به وزن و کاهش ۵۶ درصدی هزینه کلی باتری شده است.

این سلول جدید و فرآیند تولید آن منابع محلی را تأمین خواهد کرد و بیشتر طراحی‌ها استفاده از کبالت به عنوان کاتد را حذف می‌کنند. تسلا در حال بررسی استفاده از کاتد با نیکل بالا برای این باتری است که صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌ها و منابع انسانی به همراه دارد. این بازنگری کامل نه تنها در طراحی باتری تاثیرات بیشتری از لحاظ کاهش هزینه واحد خواهد داشت، بلکه میلیون‌ها تن از انتشار کربن ناشی از حمل و نقل جهانی مواد برای مونتاژ باتری‌ها را کاهش خواهد داد.

این طراحی همچنین تسلا را به هدف دستیابی به باتری با عمر یک میلیون و شش صد هزار کیلومتر نزدیک می‌کند. در حال حاضر، مصرف‌کنندگان معمولاً آنقدر از وسایل نقلیه خود استفاده نمی‌کنند، بنابراین این امر امکان استفاده مجدد از باتری‌ها در خودروهای جدید را فراهم می‌کند. جنرال موتورز (GM) نیز به نظر می‌رسد برنامه مشابهی برای باتری‌های خودروهای خود دارد، به‌ویژه از آنجا که قصد دارند تا سال 2035 فقط خودروهای الکتریکی بفروشند. با افزایش فروش خودروها و دوچرخه‌های الکتریکی، تعداد بیشتری باتری مورد استفاده قرار می‌گیرد. در نهایت، این باتری‌ها به پایان عمر مفید خود می‌رسند. استخراج مواد جدید برای محیط زیست خوب نیست و بازیابی آنها منطقی به نظر می‌رسد.

مواد مربوط به باتری

جی.بی. استراوبل، یکی از بنیان‌گذاران تسلا، معتقد است که خودروهای الکتریکی آینده حمل و نقل را نمایان می‌کنند، اما به مسئله باتری‌های مصرف‌شده نیز واقف است. این چالش چنان جذاب بود که او پس از ۱۵ سال در سمت مدیر فنی تسلا، تصمیم گرفت در سال ۲۰۱۷ این موقعیت را ترک کند و شرکت Redwood Materials را تأسیس کند. هدف این شرکت بازیافت تمامی مواد موجود در باتری‌های لیتیوم-یون است. نه فقط باتری‌های استفاده‌شده در خودروها و دوچرخه‌ها، بلکه باتری‌های موجود در تلفن‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها و تمامی دستگاه‌های باتری‌دار دیگر نیز شامل می‌شود.

اولین کارخانه آن در رینو(شهری در ایالت نوادا-ایالات متحده آمریکا)، در کنار گیگافکتوری تسلا راه‌اندازی شد. تاکنون، Redwood Materials تا ۹۸٪ از مواد اولیه موجود را بازیابی کرده و آنها را به تولیدکنندگانی مانند پاناسونیک که در داخل گیگافکتوری فعالیت می‌کند، فروخته است. این شرکت قصد دارد یک زنجیره تأمین چرخشی ایجاد کند که در نهایت نیاز به مواد اولیه جدید را کاهش دهد. اما این شرکت باید به طور گسترده مقیاس‌بندی شود - همانند رقبایی مانند Li-Cycle و حتی فولکس‌واگن - زیرا در حال حاضر تنها قادر به پردازش بخشی از باتری‌های مصرف‌شده موجود در بازار است.

پاناسونیک و آمازون هر دو به مقدار زیادی در Redwood سرمایه‌گذاری کرده‌اند. پاناسونیک به عنوان تولیدکننده باتری و آمازون به عنوان فروشنده محصولات مصرفی که از باتری‌های لیتیوم-یون استفاده می‌کنند. آمازون همچنین ۱۰۰,۰۰۰ خودرو ون الکتریکی از شرکت سازنده خودروهای برقی Rivian سفارش داده است.

ارتباطات مهم برای باتری دوچرخه برقی

شرکت Specialized با Redwood Materials همکاری دارد تا باتری‌های دوچرخه‌های الکتریکی خود را بازیافت کند. با توجه به اینکه دوچرخه‌های الکتریکی بیش از هر وسیله نقلیه الکتریکی دیگری به فروش می‌رسند، این یک گام بزرگ به سوی پایداری بیشتر باتری ها است. این همکاری فقط برای بازیابی مواد نیست، بلکه به Specialized کمک می‌کند تا محصولات قابل بازیافت بهتری طراحی کند. این شرکت قصد دارد دانشی که به دست می‌آورد را با کل صنعت و سایر دسته‌های حمل و نقل کوچک به اشتراک بگذارد تا طراحی دقیق تر و روش‌های بازیافت را تشویق کند. Specialized می‌گوید که اکثر باتری‌های دوچرخه‌های الکتریکی آنها هنوز به پایان عمر خود نرسیده‌اند، اما آنها برای مدیریت تاثیرات بلندمدت این باتری‌ها و بهبود روش‌های طراحی، از قبل برنامه‌ریزی کرده‌اند.

اگر می‌خواهید اطلاعات بیشتری از دوچرخه برقی کسب کنید، این دو مقاله از سری مقاله های جذاب و مفید ادوا رو از دست ندید. "16 لوازم جانبی ضروری برای دوچرخه برقی" و "مشکلات دوچرخه برقی ارزان"