Worden elektrische auto's duurder?

Haperingen in de accu- en chipproductie

Accuontwikkelingen: second life en recycling

Als grondstoffen duur of schaars worden, wordt recycling ook een steeds belangrijkere optie. Soms wordt gedacht dat ons in de toekomst een enorme berg oude EV-accu's te wachten staat, maar de gebruikte grondstoffen zijn veel te waardevol om ze weg te gooien. Bovendien zijn ze voor 95 procent opnieuw te gebruiken, in tegenstelling tot olieproducten als benzine en diesel. Na hun levensduur zijn grondstoffen als nikkel, kobalt, mangaan en aluminium niet vergaan en gewoon opnieuw te gebruiken, bijvoorbeeld in nieuwe accucellen.

Ook de EU heeft een nieuwe verordening opgesteld die recycling in de toekomst in goede banen moet leiden, onder andere door fabrikanten te verplichten hieraan mee te werken en er rekening mee te houden bij de productie. Dit geldt dus niet alleen voor smartphones en laptops, maar ook voor auto's. Het is de bedoeling dat vanaf 2030 een bepaald percentage nieuwe accu's bestaat uit gerecycled materiaal. Aanvankelijk zijn dat nog 4 procent nikkel en lithium, en 12 procent kobalt, maar deze percentages lopen continu op. In 2050 en 2070 moeten respectievelijk 40 en 55 procent van een accu uit gerecycled materiaal bestaan.

Te weinig oude accu's

Overigens is een van de problemen om de recycling goed van de grond te krijgen, het gebrek aan oude accu's. Een EV-accu wordt immers gekoeld en gezond gehouden door een battery management system en gaat dus zeker tien tot vijftien jaar mee. Aangezien er tien jaar geleden amper EV's waren, is er ook geen groot aanbod van oude accupacks. De accupacks die binnenkomen, zijn vooral van wagens die total loss gereden zijn, hoewel zelfs dan de losse accumodules nog opnieuw bruikbaar zijn. Vooralsnog betreft het recyclen dus vooral oude cellen van smartphones en laptops. Hoe groter het aanbod in de toekomst, des te massaler recycling kan worden opgezet en des te goedkoper het wordt.

Hoe werkt accurecycling?

Er zijn verschillende manieren om recycling toe te passen. Meestal gaan accu's door een shredder, waarna een black mass overblijft: een poeder van metalen. De gangbaarste methode is pyrometallurgy, waarbij de metalen op basis van hoge temperaturen worden gesmolten, waarna grondstoffen worden gescheiden door middel van hydrometallurgy. Dit werkt vooral goed voor nikkel en kobalt, maar niet voor lithium en mangaan. Die gaan verloren, mede omdat het nog te kostbaar is om ze terug te winnen en minen veel goedkoper is. Een andere manier werkt op basis van zuren om de verschillende metalen uit de black mass te halen. Hiermee kunnen wel alle metalen teruggewonnen worden, maar het proces is duurder en vereist veel water. Een laatste methode is direct recycling, waarbij het kathodemateriaal heel effectief kan worden teruggewonnen zonder het te laten smelten en drogen. Omdat dit nog niet op grote schaal wordt toegepast, is het nog onduidelijk hoe economisch levensvatbaar dit is. In een toekomstig artikel op Tweakers zullen we verder ingaan op recycling.

Bernhart van Roland Berger stelt dat er nog wel meer uitdagingen zijn. "Momenteel gaat de meeste 'black mass', oftewel het gerecyclede materiaal, naar China om daar verwerkt te worden. Chinese spelers betalen er grof geld voor. Maar als we onze afgedankte accu's naar China sturen, hebben we er zelf geen controle meer over en maken we ons tegelijk afhankelijker van het buitenland voor nieuwe accu's. Het is dus zaak om ook in Europa accu's op grote schaal te verwerken. Op die manier kunnen we die kostbare grondstoffen veiligstellen. Die hoeven dan niet meer te worden gemined en kunnen in onze eigen Europese accufabrieken verwerkt worden tot nieuwe accucellen."

Tweede leven

Het zal vermoedelijk nog even duren voordat grootschalige recycling van de grond komt. Zoals genoemd gaan EV-accu's best lang mee en als het eind in zicht is, wacht hun nog een tweede leven voordat ze de shredder ingaan. Over het algemeen wordt aangenomen dat een EV-accu met 30 procent degradatie aan vervanging toe is. Los van technische eigenschappen is dat ook gebaseerd op de garantiebepalingen van fabrikanten, die 70 procent restcapaciteit als ondergrens zien. Het maximale bereik is dan met 30 procent afgenomen, maar dat probleem is nog overkomelijk. Een groter probleem vormen de piekprestaties. De auto kan minder piekvermogen aan de elektromotor leveren en functioneert daardoor minder goed.

In andere, minder veeleisende, producten kunnen de accupacks een tweede leven krijgen. Denk bijvoorbeeld aan opslag voor thuis of bij bedrijven. Nissan stelt dat het oude Leaf-accu's al op die manier inzet, onder andere in de Johan Cruijff ArenA, waar de stroom van zonnepanelen overdag wordt opgeslagen en de accu's gebruikt worden als energiebuffer, maar ook om het piekvermogen van de elektriciteitsaansluiting omlaag te brengen. Volgens Nissan zijn oude EV-accu's op die manier nog zeker tien jaar te gebruiken.

Recycling in Europa

Een ander aandachtspunt is dat bij de accuproductie veel verschillende schakels en bedrijven betrokken zijn, die allemaal verschillende motieven hebben: van mining- en refiningbedrijven tot verpakkers, module- en packproducenten, en van autofabrikanten tot recyclingbedrijven.

Onder andere in Frankrijk zou een recyclingfabriek komen van Solvay en Veolia. In eerste instantie wordt er op een nog nader te bepalen locatie een demofabriek gebouwd, maar die zou in de toekomst kunnen worden uitgebreid. Ook op andere locaties zijn dergelijke fabrieken gepland en ook autofabrikanten overwegen dit te gaan doen. In België heeft Umicore in Hoboken sinds 2006 al een fabriek waar lithium-ion-, lithiumpolymeer- en NiMH-accu's worden verwerkt en waarvan het kathodemateriaal opnieuw kan worden gebruikt in nieuwe accucellen. Los van recycling houdt Umicore zich ook bezig met het raffineren en leveren van kathodematerialen, zoals kobalt uit het Finse Kokkola en gereguleerde industriële mijnen in Congo.

In november vorig jaar produceerde Northvolt in Zweden de eerste volledig gerecyclede accucel met 100 procent hergebruikt nikkel, mangaan en kobalt. Het bedrijf wil uiteindelijk 125.000 ton aan accu's gaan recyclen, wat goed zou zijn voor een accuproductie met een totale capaciteit van ongeveer 30GWh per jaar. Naast het recyclen van mangaan, nikkel en kobalt noemt Northvolt het recyclen van lithium. Ook richt het bedrijf zich naar eigen zeggen op het terugwinnen van koper, aluminium en plastics uit de accu's en materialen die het zelf recyclet. Northvolt werkt onder meer samen met autofabrikanten als Volvo, BMW, Volkswagen en vrachtwagenfabrikant Scania. Volkswagen heeft een aandeel van ongeveer 20 procent in Northvolt. Northvolt heeft al overeenkomsten met autofabrikanten voor het leveren van lithium-ionaccu's. Eind vorig jaar claimde het bedrijf de eerste volledig in Europa ontwikkelde accucel te hebben gemaakt.

Northvolt in Zweden

• Volgende pagina 5. Tot slot