Recycling strategies for End-of-Life Li-ion Batteries from Heavy Electric Vehicles

The master thesis tackles the problem of recycling of end-of-life Li-ion batteries from heavy electric vehicles. The comparative analysis includes review of current global situation with batteries wastes and projections of materials that may be recovered. The transportation, pre-processing and two alternatives of recycling are considered. The modelling includes the evaluation of both economic parameters (revenue streams, costs breakdown) and environmental footprint (energy consumption and sources, water consumption, and emissions breakdown). The costs analysis has shown that transportation of spent LIBs as a hazardous wastes are 5.39 €/(t cells∙km) on distance up to 200 km and 3.60 €/(t cells∙km) if transportation distance is over 200 km. Modelling of recycling alternatives for different battery chemistries shows that the highest revenue is generated from NMC111 batteries in the hydrometallurgical recycling, Batteries without Cobalt and Nickel in electrode composition (LMO and LFP) generate comparably low revenue due to low value of recovered materials. The negative environmental impact of hydrometallurgical recycling, particularly, in emission of GHGs, energy and water use is more higher comparing to pyrometallurgical recycling. However, hydrometallurgy results in recovery of broader spectrum of materials of high quality.Examensarbetet hanterar problemet med återvinning av uttjänta Li-ion-batterier från tunga elektriska fordon. Den jämförande analysen inkluderar en översikt över den nuvarande globala situationen med batteriavfall och utsprång av material som kan återvinnas. Transport, förbehandling och två alternativ för återvinning övervägs. Modelleringen inkluderar utvärdering av både ekonomiska parametrar (inkomstflöden, kostnadsfördelning) och miljöavtryck (energiförbrukning och källor, vattenförbrukning och uppdelning av utsläpp). Kostnadsanalysen har visat att transport av förbrukade LIB som farligt avfall är 5,39 € / (t-celler ∙ km) på avstånd upp till 200 km och 3,60 € / (t-celler ∙ km) om transportavståndet är över 200 km. Modellering av återvinningsalternativ för olika batterikemikalier visar att de högsta intäkterna genereras från NMC111-batterier i den hydrometallurgiska återvinningen, Batterier utan kobolt och nickel i elektrodkomposition (LMO och LFP) genererar jämförelsevis låga intäkter på grund av lågt värde på återvunna material. Den negativa miljöpåverkan av hydrometallurgisk återvinning, särskilt i utsläpp av växthusgaser, energi- och vattenanvändning är högre jämfört med pyrometallurgisk återvinning. Hydrometallurgi resulterar dock i återvinning av ett bredare spektrum av material av hög kvalitet