Lithium Recovery from Lithium-Ion EV Battery Waste: A Review of Current Methods and Challenges

Abstract

Den voksende elbilsindustrien og den tilknyttede økningen i etterspørselen etter litium-ion-batterier (LIB) har resultert i en betydelig økning i batteriavfall. Nåværende resirkuleringskapasitet strever med å holde tritt med dette økende avfallet, og effektiv litiumgjenvinning forblir en utfordring i kommersielle gjenvinningsanlegg. Denne bacheloroppgaven gir en omfattende oversikt og analyse av eksisterende metoder og hindringer knyttet til litiumgjenvinning fra litium-ion-batteriavfall fra elbiler. Hovedmålene er å vurdere effektiviteten, miljøpåvirkningen og økonomisk gjennomførbarhet av ulike gjenvinningsmetoder, samt å identifisere nøkkelutfordringer og muligheter for forbedring. Gjennomgangen fokuserer på tre hovedteknikker for litiumgjenvinning: pyrometallurgiske, hydrometallurgiske og direkte gjenvinningsprosesser. Funnene indikerer at selv om pyrometallurgiske prosesser er mye brukt, har de høyt energiforbruk og betydelige miljømessige bekymringer. I motsetning til dette viser hydrometallurgiske prosesser større litiumgjenvinningsrater og redusert miljøpåvirkning, men krever omfattende forbehandlingsprosedyrer. Direkte gjenvinningsmetoder, som fortsatt er i utviklingsstadiene, har potensiale til å håndtere ulempene med de andre teknikkene, men sliter med utfordringer knyttet til batteridesign og lavverdig produkt. Denne gjennomgangen understreker behovet for mer bærekraftige og effektive litiumgjenvinningsprosesser og understreker behovet for å takle teknologiske og regulatoriske hindringer for å fremme en sirkulær økonomi i EV-batterisektoren.

The burgeoning electric vehicle (EV) industry and the consequent surge in demand for lithium-ion batteries (LIBs) have resulted in a substantial increase in battery waste. Current recycling capacity struggles to keep pace with this mounting waste, and effective lithium recovery remains a challenge in commercial plants. This bachelor thesis provides a comprehensive overview and analysis of existing methods and obstacles associated with lithium recovery from lithium-ion EV battery waste. The primary objectives are to assess the efficiency, environmental impact, and economic feasibility of various recovery methods, as well as to pinpoint key challenges and opportunities for enhancement. The review focuses on three principal lithium recovery techniques: pyrometallurgical, hydrometallurgical, and direct recycling processes. The findings indicate that while pyrometallurgical processes are widely employed, they exhibit high energy consumption and significant environmental concerns. In contrast, hydrometallurgical processes demonstrate greater lithium recovery rates and reduced environmental impact but necessitate extensive pre-treatment procedures. Direct recycling methods, still in developmental stages, hold the potential to address drawbacks of the other techniques but grapple with challenges concerning battery design and low-grade product. This review underscores the imperative for more sustainable and efficient lithium recovery processes and stresses the need to tackle technological and regulatory hurdles to foster a circular economy in the EV battery sector.