Hållbar regenerering av grafit för batteriåtervinning (ReGraph)

ReGraph är ett forsknings- och innovationsprojekt som adresserar en central utmaning i den snabbt växande europeiska batterivärdekedjan: behovet av resurseffektiv och cirkulär hantering av grafit från litiumjonbatterier. Grafit utgör cirka 12–21 viktprocent av litiumjonbatterier och är klassad som ett kritiskt råmaterial inom EU, men återvinns i dag endast i mycket begränsad omfattning.

Genom systematiska studier av separation, rening och regenerering av grafit från grafitrika fraktioner som uppstår vid batteriåtervinning genererar ReGraph ny kunskap och processunderlag som möjliggör återanvändning av grafit i nya batterier. Projektet kombinerar omfattande materialkarakterisering, termodynamisk modellering, hydro- och pyrometallurgiska laboratoriestudier samt elektrokemisk utvärdering i battericeller.

Bakgrund

Litiumjonbatterier är avgörande för elektrifieringen av transportsektorn och utbyggnaden av förnybara energisystem. EU:s batteriförordning ställer ambitiösa krav på återvinning av batterier, inklusive höga återvinningsgrader för metaller såsom kobolt, nickel, koppar och litium. Grafit – det dominerande anodmaterialet – omfattas dock inte av motsvarande krav och förbrukas ofta i pyrometallurgiska processer eller går förlorad i restfraktioner.

Samtidigt förväntas efterfrågan på batterikvalitativ grafit i EU uppgå till flera hundratusen ton per år inom det kommande decenniet. Primär grafitproduktion är energiintensiv och förknippad med betydande miljöpåverkan. Regenerering av grafit från uttjänta batterier erbjuder därför en stor potential att minska klimatpåverkan, stärka EU:s självförsörjning av kritiska råmaterial och förbättra cirkulariteten i batterivärdekedjan.

Syfte och mål

ReGraphs övergripande mål är att möjliggöra produktion av batterikvalitativ grafit från grafitrika fraktioner som uppstår vid återvinning av hela litiumjonbatterier.

Projektet ska:

• Bygga upp kunskap om egenskaper hos grafitrika fraktioner från mekanisk och hydrometallurgisk batteriåtervinning.
• Utveckla och optimera reningsmetoder för att uppnå en grafitrenhet motsvarande kolhalt på ≥99,9 %.
• Utveckla energieffektiva metoder för termisk regenerering av grafitens kristallstruktur.
• Visa att regenererad grafit kan uppnå elektrokemisk prestanda jämförbar med jungfrulig grafit i knappcellsförsök.
• Bedöma teknisk, ekonomisk och miljömässig genomförbarhet för framtida uppskalning och industriell implementering.

Genomförande

ReGraph genomförs i nära samverkan mellan akademi och industri och tillämpar ett integrerat angreppssätt som omfattar hela kedjan från insatsmaterial till verifierad grafitprodukt.

Arbetet omfattar:

• Förbättrad mekanisk behandling och separation för att erhålla grafitrika fraktioner.
• Omfattande materialkarakterisering (t.ex. kemisk sammansättning, kristallstruktur och partikelegenskaper).
• Hydrometallurgisk rening av grafit med fokus på hög renhet och låg kemikalieförbrukning.
• Termisk behandling för regenerering av grafitens struktur vid så låg temperatur och energianvändning som möjligt.
• Elektrokemisk testning av regenererad grafit i litiumjonbatterier.
• Tekno-ekonomisk analys och miljöbedömning baserad på experimentella data.

Projektparter

Luleå tekniska universitet
Projektkoordinator och akademisk huvudpart. LTU ansvarar för materialkarakterisering, termodynamisk modellering samt hydro- och pyrometallurgiska laboratoriestudier, inklusive regenerering och utvärdering av grafit.

Greenavance Tech Global AB (GAT)

Har ett team av specialister med omfattande kompetens inom forskning och utveckling, processutveckling, industrialisering samt uppskalning av processer för batteriåtervinning. GAT bidrar med mekanisk återvinning, industriella processperspektiv, elektrokemisk testning samt miljö- och tekno-ekonomiska analyser.