美國能源部橡樹嶺國家實驗室的研究人員開發了一種用于廢舊電動汽車電池組的機器人拆卸系統，以安全和有效地回收和再利用關鍵材料，同時減少有毒廢物。

隨著電動汽車在未來20年的預期增長，如何回收為其提供動力的大型鋰離子電池組的問題也隨之而來。ORNL的工程師們做了一個演示，表明機器人可以加速拆解，使工人們更安全地完成這一過程，同時大大提高了產量。

ORNL電氣化和能源基礎設施部門的首席研究員TimMcIntyre說，目前只有一小部分鋰離子汽車電池被回收，而且用于回收的大多數過程都沒有自動化。

無論回收商只是想穿過外殼接觸電池和更換磨損的部件，還是完全回收電池堆以回收鈷、鋰、金屬箔和其他材料，第一步都是電池診斷，以便安全和有效地處理和拆卸。

McIntyre說：“有了我們的系統，當機器人拿起電池組并把它放在生產線上時，它標志著人類最后一次接觸它，直到它變成碎片和零件。”

限制人類互動對安全和效率都很重要。機器人可以迅速拆除螺栓和其他外殼，而人類操作者必須進行嚴格、漫長的過程，在手動拆解前將廢舊電池放電。自動拆卸減少了人類對電池內有毒化學品的接觸，以及對一些較新車輛中接近900伏的高功率水平的接觸。

作為能源部關鍵材料研究所（CMI）的一部分，該自動化系統可以很容易地重新配置為任何類型的電池堆。它可以被編程為只訪問單獨的電池模塊，以進行翻新或作為固定的能源儲存再利用，或者電池可以被拆開，直到電池水平，以進行分離和材料回收。

這項工作建立在ORNL以前為CMI開展的項目的專業知識基礎上，這些項目側重于通過機器人拆卸硬盤來回收稀土磁鐵。工程師們還證明，這些磁鐵可以直接在電動機中重新使用。

含有關鍵材料的部件的自動拆卸不僅消除了勞動密集型的手工拆卸，而且提供了一個有效的過程，將部件分離成更高的價值流，其中關鍵材料被集中到單獨的原料中進行回收處理，這種附加值是建立一個經濟上可行的工藝的重要部分。

ORNL項目組成員JonathanHarter說，研究人員每次都遵循同樣的協議：手動分解使用過的部件，并收集該過程的數據，以創建驅動自動化系統所需的機器人工具和控制。

工業界對他們可以帶入這個過程的電池數量沒有限制，已經出現大量的積壓，限制性因素是進行放電和手動拆卸所需的時間。Harter估計，在某些過程中，手工拆解12個電池堆所需的時間，自動化系統可以處理100個或更多。

下一步可能是將這一過程擴大到商業規模，McIntyre的團隊也看到了將同類拆解系統應用于電動汽車傳動系統的機會，以回收稀土磁鐵、銅、鋼和完整的電力電子設備等材料。哈特說，為了使回收在經濟上更加可行，它必須在高吞吐量下進行，并且足夠靈活，可以在一個設施中處理多種消費品。

他說："如果電動汽車市場在未來10到20年內如預期般加速發展，我們將需要解決廢物流問題，并將這些廢舊車輛和電池視為制造材料供應鏈的核心。"

該系統是在ORNL的電網研究集成和部署中心開發和演示的。這項工作建立在ORNL以前為CMI項目開發的專業知識之上，這些項目側重于機器人拆卸硬盤以回收稀土磁鐵。工程師們還證明，這些磁鐵可以直接在電動機中重新使用。