Batterimetaller

Batterimetaller är avgörande för Europas gröna omställning och bidrar till ren energiteknik och elektrifierad transport. CAMM-CRM:s forskning stärker Sveriges roll i utvecklingen av hållbara, motståndskraftiga och cirkulära leveranskedjor för viktiga batterimetaller som litium, kobolt, nickel, mangan och koppar.

Sammanfattning

Under ledning av Edward Lynch, postdoktor i malmgeologi, syftar forskningspilaren Battery Metals Research Pillar (RP2) till att säkerställa en hållbar och diversifierad försörjning av metaller som är viktiga för energiomställningen. Dessa inkluderar Li, Co, Ni, Mn och Cu, tillsammans med nya element som V, La, Zr, Ta, P, S och Ge, som blir allt viktigare genom nya batterikemier som natriumjon- och fastfas-system.

Sverige och norra Fennoskandien erbjuder en stark geologisk grund för forskning om batterimetaller, med en mängd olika Ni-Cu-(PGE)-, Cu-Co-Ni- och LCT-pegmatitfyndigheter. CAMM-CRM kommer att integrera banbrytande geologisk, geofysisk och metallurgisk forskning för att utvinna dessa resurser och samtidigt främja innovationer inom bearbetning, återvinning och miljöhantering.

Mål

• Bidra till att säkra en hållbar försörjning av batterimetaller för Europa och minska importberoendet.
• Utveckla avancerade prospekteringsmodeller och förståelse för mineralsystem.
• Möjliggöra återvinning av biprodukter genom geometallurgisk integration.
• Innovera anrikning och förbearbetning för komplexa malmer och sekundära källor.
• Främja hållbara hydrometallurgiska och elektrokemiska raffineringsmetoder.
• Utbilda framtida experter och stärka LTU:s roll i internationella nätverk för batteriforskning.

Forskningsfokus och viktiga arbetsområden

• Mineralsystem och prospektering
  Denna forskning syftar till att utveckla förbättrade metallogenetiska och mineralsystemmodeller för Sveriges viktigaste batterimetallbärande miljöer, inklusive ortomagmatiska Ni-Cu-(PGE), hydrotermiska Cu-Co-Ni och LCT-pegmatitsystem. Förbättrad geologisk förståelse kommer att kombineras med toppmoderna prospekteringsmetoder såsom analys av ultraspårämnen i lakvatten, fingeravtryck av indikatormineraler,spektralskanning av borrkärnor och drönarbaserade geofysiska undersökningar. Genom att integrera magnetotelluriska (MT) och seismiska metoder med 3D-strukturmodellering kommer man att få en helhetsbild av mineralsystemen från djupet till ytan, vilket förbättrar prospekteringsmålen och minskar risken för upptäckter.
• Återvinning av biprodukter och geometallurgi
  Kobolt och nickel förekommer ofta som biprodukter i komplexa Zn-Pb-Ag- och Cu-Zn-fyndigheter, vanligtvis bundna i sfalerit, pyrit eller Co–As–Sb-mineraler. Denna forskning kommer att undersöka de geologiska och kemiska faktorerna som styr deras anrikning och distribution för att förbättra prospekteringsmålen. Genom att integrera dessa resultat i geometallurgiska modeller förbättras resurseffektiviteten och stöds effektiv återvinning av biprodukter.
• Innovationer inom anrikning och förbehandling
  Många av Sveriges Ni-Cu-(PGE)- och Zn-Pb-Ag-fyndigheter som innehåller Co och Ni är mineralogiskt komplexa, med värdefulla element som är fint sammanväxta eller gitterbundna, vilket gör dem svåra att bearbeta på konventionellt sätt. Denna forskning utvecklar flexibla anrikningskretsar, selektiva flotationsscheman, finmalningsstrategier och miljövänliga reagenser för att producera metallkoncentrat som är lämpliga för vidareförädling. Den kommer också att rikta in sig på sekundära källor såsom slagg, damm, slam och uttjänta batterier, som kräver förbehandling av anrikningstyp för att koncentrera värdefulla metaller. Mekaniska separeringstekniker – inklusive demontering, fragmentering, densitetsklassificering, magnetisk och elektrostatisk separering – optimeras för att isolera svart massa som innehåller Co, Ni, Mn och Li. Genom att förbättra dessa steg syftar CAMM CRM till att minska kemikaliebelastningen vid raffinering, öka återvinningen och förbättra hållbarheten i hela värdekedjan för batterimetaller.
• Hydrometallurgisk och elektrokemisk raffinering
  Sveriges starka industriella bas utgör en utmärkt plattform för innovation, med anläggningar som Bolidens smältverk i Rönnskär som är ledande inom återvinning av elektroniskt avfall och en planerad storskalig batteriåtervinningsanläggning i Skellefteå, som är utformad för att bearbeta över 100 000 ton förbrukade batterier per år. CAMM CRM kommer att bedriva forskning om hydrometallurgisk och elektrokemisk separation anpassad till komplexa lakvatten från återvunna batterier och restprodukter. De viktigaste utmaningarna är att minska kemikalieförbrukningen, förbättra selektiviteten – särskilt för Co, Ni, Mn och Li – och producera högrena produkter för återanvändning i nya batterier. Framtida återvinningsprocesser kommer också att integrera grafitrening och -regenerering, vilket möjliggör en helt cirkulär strategi för återvinning av litiumjonbatterimaterial.
• Integration och samarbeteForskningspilar 2 (batterimetaller) inom
  -programmet kopplas samman med nationella initiativ såsom LTU:s forskningscenter för avancerad batteriteknik (RECAT) och den föreslagna forskarskolan inom batteriforskning (i samarbete med CTH, KTH och UU). Tillsammans bygger dessa insatser upp Sveriges kompetensbas och stärker Europas position inom global forskning och innovation på området batterimaterial.

Pågående projekt

• Karaktärisering av Kiskamavaara Co-Cu-fyndigheten
• Tektoniska kontroller av Ni-Cu-PGE-mineralsystem
• Utvinning och återvinning av Li genom lakning av pyrometallurgiskt bildat damm följt av antisolventkristallisation avLiOH*H2O
• Kristallisation för renning av litium från batterilak
• Miljövänliga depressiva medel vid återvinning av litiumbatterier
• Förbättrad flotationsseparation av elektrodernas aktiva material genom återvinning av batterier