De opkomst van gebruikte batterijen: een miljarden-dollar EV-oplossing

De adoptie van elektrische voertuigen (EVs) is groeiende snel, met hun wereldwijde verkoop die met 25% stijgt tot 17,1 miljoen in 2024, gedreven door overheidsstimuli en decarbonisatie‑inspanningen. 

De EV‑markt wordt naar verwachting een gestage jaarlijkse groeisnelheid van 6,95% in de komende vier jaar om een volume van meer dan $1 biljoen te bereiken. De marktomzet wordt ondertussen wereldwijd verwacht $828,6 miljard te bedragen. 

Belangrijker nog, worden EV’s verwacht te een sleutelrol te spelen bij het bereiken van het ambitieuze doel van nul‑emissiedoelstellingen tegen 2050. Echter, daarvoor moeten EV‑fabrikanten de kosten van hun voertuigen verlagen, omdat hoewel de verkoop van EV’s stijgt, hun groeitempo is vertraagd. Bovendien hebben EV’s ook een negatieve milieueffect.

De productie van elektrische voertuigen is een hulpbronnenintensief proces, dat gemiddeld zes keer zoveel kritieke mineraalinvoer vereist, zoals lithium, kobalt, koper, nikkel, mangaan en grafiet, dan voertuigen met een verbrandingsmotor, waardoor de ecologische voetafdruk van EV’s tijdens de productie 50% hoger is dan die van ICEV’s. 

Het recyclen van deze batterijen kan hier echt het verschil maken. Het kan helpen de CO2‑voetafdruk te verlagen door de elektriciteitskosten te verminderen, de noodzaak om grondstoffen te winnen voor de productie van nieuwe batterijen, en afval te reduceren door de levensduur van bestaande batterijen te verlengen, waardoor EV’s goedkoper worden.

Een andere manier om de efficiëntie van deze batterijen te verbeteren en hun impact te verminderen, is door ze te herbestemmen. Het herbestemmen van een EV‑batterij kan haar een tweede leven geven, waarbij tweede‑levens EV‑batterijen de waarde van batterijen maximaliseren en hun levensverwachting verhogen.

Recente onderzoekers en rapporten vinden dat recycling en herbestemming grote voordelen bieden en alleen maar zullen groeien.

Recycling van EV-batterijen

Nieuw onderzoek^1, dat de eerste bekende levenscyclusanalyse is van lithium‑ionbatterij (LIB) recycling op basis van gegevens van een industriële recyclingfaciliteit, heeft aangetoond dat recycling aanzienlijke milieuvoordelen oplevert.

Van waterverbruik en energieverbruik tot broeikasgasemissies, alles wordt aanzienlijk verminderd wanneer batterijen worden gerecycled in plaats van het delven van nieuwe metalen voor de productie van nieuwe LIB’s.

De productie van LIB’s heeft een exponentiële groei doorgemaakt door de toename van voertuig‑elektrificatie en intermitterende opwekking van hernieuwbare energie. Het gebruik van LIB’s is simpelweg ver voorbij consumentenelektronica gegaan. Bovendien groeien deze andere toepassingen in een sterk tempo.

De EV‑sector zal naar verwachting tegen 2030 de LIB‑groei domineren, goed voor tot 82% van de geschatte totale wereldwijde LIB‑productie. 

Echter, terwijl de vraag naar lithium‑ionbatterijen snel groeit, zijn kritieke materialen die nodig zijn voor de toonaangevende lithiumbatterij‑chemieën schaars. Er wordt verwacht dat ze vóór het einde van dit decennium een groot tekort zullen ondervinden in de wereldwijde aanbod‑vraagbalans. Bovendien verergert de winning van deze materialen economische, milieugerelateerde, mensenrechten‑ en nationale veiligheidsproblemen. 

Niet alleen de winning van deze kritieke materialen, maar ook de onjuiste verwijdering van LIB’s aan het einde van hun levensduur schaadt natuurlijke en menselijke ecosystemen. 

Hier kan het recyclen van kritieke materialen in LIB’s aan het einde van hun levensduur enorm helpen om de groeiende milieuproblemen te verminderen. Dit is ook essentieel voor de langetermijnduurzaamheid van geëlektrificeerd transport, aangezien recycling zelfs kan helpen de langdurige leveringsonzekerheid van deze kritieke batterijomineralen op grote schaal te verlichten.

Nu halen LIB‑recyclers materialen uit ‘dode’ batterijen, die voornamelijk van werkplekken worden verzameld, of uit defect schrootmateriaal van batterijfabrikanten. In het recyclingproces worden metalen zoals lithium, nikkel, koper, kobalt, mangaan en aluminium uit deze twee bronnen geëxtraheerd.

De levenscyclusanalyse van Stanford University kwantificeerde de ecologische voetafdruk van dit proces en vond dat het minder dan de helft van de broeikasgassen (GHG’s) uitstoot van traditioneel delven en raffineren van deze metalen. Het gebruikt ook ongeveer een kwart van het water en de energie van het delven van nieuwe metalen. 

Wanneer defect schrootmateriaal wordt gebruikt voor recycling, blijken de milieuvoordelen nog groter te zijn. Schrootmaterialen vormden feitelijk ongeveer 90% van de bestudeerde gerecyclede toevoer, en hun resultaten waren 11% van het energieverbruik van delven en verwerken, 12% van het waterverbruik, en 19% van de GHG‑emissies. Verminderd energieverbruik komt ook overeen met minder luchtverontreinigende stoffen zoals roet en zwavel, hoewel dit niet specifiek is gemeten.

Deze studie, volgens senior auteur William Tarpeh, assistent‑professor chemische technologie aan de School of Engineering, “vertelt ons dat we de toekomst van batterijrecycling kunnen ontwerpen om de milieuvoordelen te optimaliseren”.

De milieueffecten van batterijen hangen sterk af van de locatie van de verwerkingsfaciliteit en de bron van elektriciteit.

Als een van de drie hoofdonderzoekers van de studie merkte Samantha Bunke, een PhD‑student aan Stanford, op dat als een recyclingfabriek sterk afhankelijk is van elektriciteit opgewekt door kolenverbranding, de klimaatvoordelen zullen afnemen. In regio’s met schonere elektriciteit zijn echter zoetwaterschaarste een groot probleem. 

Een andere belangrijke factor is transport vanwege de geografische locatie van de materiaalvoorziening. 

Wat cobalt betreft, wordt 80% van de wereldwijde voorraad gevonden en gedolven in de Democratische Republiek Congo, waarvan het overgrote deel per spoor, weg en zee naar China wordt vervoerd voor raffinage voor batterijen. Evenzo is de wereldwijde lithiumvoorraad voornamelijk geconcentreerd in Chili en Australië, waar het naar China wordt getransporteerd. De studie schat dat de totale transportafstand voor alleen het delven en raffineren van de actieve metalen van batterijen gemiddeld ongeveer 35.000 mijl (57.000 kilometer) bedraagt. 

Een vergelijkbaar proces geldt voor batterierrecycling, waarbij gebruikte batterijen en schroot eerst worden verzameld en vervolgens naar de recycler worden gestuurd. De totale transportafstand van gebruikte batterijen van onze telefoons of EV’s naar een hypothetische raffinagefaciliteit in Californië bedraagt echter slechts ongeveer 140 mijl (225 kilometer), gebaseerd op veronderstelde optimale locaties voor toekomstige raffinagefaciliteiten temidden van een overvloed aan recyclebare batterijen in de VS.

Een enorme kans

De gegevens voor deze studie kwamen van Redwood Materials in Nevada, de grootste industriële lithium‑ionbatterij‑recyclingfaciliteit in Noord‑Amerika. De faciliteit profiteert van de schonere energiemix van het land, die onder meer zonne‑energie, waterkracht en geothermie omvat.

Opgericht door Tesla (TSLA ) medeoprichter en ex‑CTO, Redwood heeft twee faciliteiten, één in Nevada en de andere in South Carolina. Een paar maanden geleden, Duitse autofabrikant BMW ondertekende een overeenkomst met het bedrijf om Li‑ion batterijen van al haar EV’s te recyclen, inclusief zowel batterij‑ als hybride‑typen.

Redwood recyclet al EV-batterijen van Tesla, Toyota (TM ), Ford (F ), Nissan, Lyft (LYFT ), General Motors (GM ), Amazon (AMZN ), en anderen. Het recyclet ook stationaire batterijen.

Het bedrijf verwerkt anode‑ en kathodematerialen en zet ze om in “hoogwaardige” batterijomaterialen. Volgens het bedrijf herstellen ze tot 98% van deze materialen en voeren ze terug in de toeleveringsketen.

Nu, voor de studie leverde Redwood Materials niet alleen de gegevens, maar paste zelfs de lessen toe op haar operaties en ecologische voetafdruk.

“De inzichten van dit onderzoek hebben een sleutelrol gespeeld bij het verfijnen van Redwood’s batterijrecyclingprocessen.”

– Oprichter en CEO JB Straubel

Hij voegde eraan toe:

“Dankzij de observaties van de onderzoekers hebben we onze ecologische voetafdruk verder verminderd, terwijl we zowel de hulpbronnenefficiëntie als de schaalbaarheid van het proces hebben verbeterd.”

Opmerkelijk is dat Redwood’s recyclingproces “reductieve calcination” omvat, dat geen fossiele brandstoffen gebruikt, aanzienlijk lagere temperaturen vereist en meer lithium oplevert dan typische methoden. 

Dit betekent dat de milieuprestaties van het bedrijf niet de algemene milieuprestaties van de industrie voor het recyclen van gebruikte batterijen vertegenwoordigen. Echter, andere pyrometallurgische processen ontstaan in laboratoria die niet energie‑intensief zijn zoals conventionele methoden.

Met deze studie willen de onderzoekers de opschaling van batterijrecyclingbedrijven informeren over het belang van het kiezen van goede locaties voor nieuwe faciliteiten en zich voorbereiden op het komende mineraal‑aanbodprobleem.

Volgens Tarpeh is de kans hier aanzienlijk, aangezien wereldwijd slechts 2% tot 47% van de lithium‑ionbatterijen wordt gerecycled, ondanks dat ze materialen bevatten met ongeveer 10 keer hogere economische waarde dan lood‑zuur batterijen, waarvan 99% al decennialang door de VS wordt gerecycled.

“Voor een toekomst met een sterk vergrote aanvoer van gebruikte batterijen, moeten we vandaag een recyclingsysteem ontwerpen en voorbereiden, van inzameling tot verwerking tot nieuwe batterijen, met minimale milieueffecten,” stelde Tarpeh. “Hopelijk zullen batterijfabrikanten ook meer rekening houden met recycleerbaarheid in hun toekomstige ontwerpen.”

Herbestemming van EV-batterijen

Hoewel lithium‑ionbatterijen kunnen worden gerecycled om waardevolle en kritieke grondstoffen terug te winnen en vervolgens opnieuw in nieuwe EV‑batterijen te worden geïntroduceerd, biedt het herbestemmen voor tweede‑levens toepassingen vóór recycling ook enorme voordelen. Deze voordelen, stelt een nieuw rapport, zijn veel groter dan het herbestemmen van een Li‑ion batterij.

Het rapport van IDTechEx heeft een diepgaande analyse gemaakt van tweede‑levens EV‑batterijen, die worden uitgefaseerd zodra ze niet langer voldoen aan de prestatie‑eisen voor de EV. Dit gebeurt aan het einde van hun eerste levensduur. 

Wanneer EV‑batterijen worden gerecycled, worden ze herbestemd voor EV’s met lagere vermogens of stationaire batterijopslag, die volgens IDTechEx minder veeleisende toepassingen zijn dan die van EV’s.

Het rapport merkte echter op dat het herbestemmen van Li‑ion batterijen hun waarde maximaliseert, hun levensduur verlengt en bijdraagt aan een circulaire batterijeconomie. In sommige gevallen kan zelfs hun eerste levensduur worden verlengd in een EV‑toepassing door enkele modules of cellen in een batterijpakket te vervangen.

IDTechEx voorspelt dat de tweede‑levens EV‑batterijmarkt tegen 2035 een waarde van $4,2 miljard zal hebben naarmate de beschikbaarheid van uitgefaseerde EV‑batterijen in de komende tien jaar toeneemt.

Dit gebeurt al wereldwijd in een steeds sneller tempo. In de VS en Europa blijven herbestemmers hun volume van tweede‑levens batterijimplementaties gestaag verhogen. Voornamelijk worden deze stationaire of mobiele systemen geïnstalleerd voor commerciële en industriële (C&I) klanten voor de optimalisatie van EV‑laden, het verminderen van elektriciteitsverbruik bij piekvraag en de zelfconsumptie van hernieuwbare energie.

Residentiële batterijopslagtechnologie is ook ontwikkeld door enkele herbestemmers, terwijl anderen grotere batterij‑energieopslagsystemen (BESS) bouwen voor toepassingen op netwerkschaal. 

China leidt momenteel de inzet van tweede‑levens batterijen en schaalt zijn activiteiten ook op. Het land gebruikt tweede‑levens batterijen voor back‑up stroomtoepassingen in de telecom.

Buiten China ziet Europa het hoogste activiteitsniveau, waarbij IDTechEx 20 herbestemmers identificeert die tweede‑levens batterijen in de regio ontwikkelen.

Wat de kosten van deze tweede‑levens EV‑batterijen betreft, merkt het rapport op dat aanzienlijke kostenreducties van eerste‑levens Li‑ion BESS‑technologieën het voor herbestemmers erg moeilijk maken om concurrerend te blijven op de prijzen van hun systemen voor klanten. Om hun adoptie te laten groeien, moeten tweede‑levens EV‑batterijen goedkoper geprijsd worden dan eerste‑levens Li‑ion BESS.

Deze batterijen hebben al degradatie ondergaan in hun eerste levensduur, wat betekent dat hun prestaties in de tweede levensduur worden beïnvloed.

Wat betreft factoren die bijdragen aan de hogere kosten van deze tweede‑levens batterij‑energieopslagsystemen, wees het rapport op batterijcomponenten en logistiek voor de levering van uitgefaseerde EV‑batterijen. Het herbestemmingsproces zelf draagt bij aan de kosten, waaronder batterij‑classeringstijden, demontage en montage. Daarom moeten herbestemmers al deze aspecten aanpakken om hun kosten te verlagen.

Al worden geavanceerde batterij‑classeringstechnologieën ontwikkeld, zoals in‑voertuig eind‑van‑levensduur batterijtests om de State‑of‑Health (SOH) van de batterij te bepalen, wat minuten in plaats van uren duurt volgens de gebruikelijke cyclustechieken, waardoor zowel de testtijd als de kosten dalen.

Daarnaast maken talrijke projecten gebruik van semi‑geautomatiseerde batterij‑demontagetechnologieën. Als deze opkomende projecten succesvol worden, kan dit de noodzaak voor menselijke tussenkomst in bepaalde stappen verminderen, waardoor arbeidskosten en daarmee de kosten van de herbestemde batterij dalen.

Het herbestemmen van uitgefaseerde batterijen kan, volgens het rapport, op verschillende demontageniveaus worden uitgevoerd. Dit kan op pakketteniveau, module‑niveau of cel‑niveau zijn. 

Hoe dieper we gaan in demontage, hoe langer het duurt en hoe hoger de arbeidskosten. Dit maakt echter wel de herassemblage van de best presterende modules of cellen mogelijk, zoals het creëren van een beter presterend systeem. Volgens het rapport nemen herbestemmers voornamelijk pakketten‑ of module‑niveau herbestemmingstechnieken aan, en wordt verwacht dat dit zal doorgaan. 

EV‑batterijtrends worden ook verwacht de economische haalbaarheid van herbestemming op de lange termijn te beïnvloeden. “IDTechEx toont aan hoe cell‑to‑pack (CTP) ontwerpen de energiedichtheid van een batterijpakket kunnen verbeteren en daardoor het rijbereik van een EV kunnen vergroten. Deze ontwerpen vereisen echter doorgaans een verhoogd gebruik van puntlassen of lijmen. Het verwijderen ervan vereist warmte of oplosmiddel, waardoor de demontagekosten stijgen. 

Een ander belangrijk element in de groei van tweede‑levens batterijen zijn regelgeving, die een grote bijdrage heeft geleverd aan de groei van EV’s. Beleidsmaatregelen zoals belastingvoordelen om de kosten van EV’s te verlagen, emissie‑mandaten en -vereisten om EV‑verkopen te stimuleren, samen met laadinfrastructuur en verboden op ICEV’s, hebben de EV‑markt sterk bevoordeeld.

Intussen dragen financiële prikkels, terugkoopprogramma’s en het stellen van herstel‑, inzamelings‑ en recyclingdoelstellingen bij aan de groei van batterijrecycling. Maar hoewel er regelgeving bestaat voor het recyclen van batterijen in verschillende regio’s, zijn er weinig beleidsmaatregelen die specifiek tweede‑levens EV‑batterijen aanpakken.

De VS, China en de EU hebben echter hun regelgevende kaders ontwikkeld om tweede‑levens batterijen en herbestemming te vergemakkelijken.

Beleidsmaatregelen zoals het EU Battery Passport, dat de levenscyclus van een batterij volgt, de verstrekking van EOL‑batterijdata die gedeeld worden tussen belanghebbenden, en uitgebreide producentenverantwoordelijkheid (EPR) die fabrikanten verantwoordelijk maakt voor de inzameling, hergebruik en recycling van batterijen, maken de herbestemming van batterijen mogelijk.

Hoewel landen het potentiële belang van tweede‑levens batterijen beginnen te beseffen, merkte het rapport op dat speciale aandacht moet worden besteed aan het stimuleren van spelers om batterijen te herbestemmen in plaats van ze voortijdig te recyclen.

Relevante bedrijven 

Zoals hierboven gedeeld, is het particuliere Redwood Materials een grote naam in batterijrecycling. Wat betreft degenen die betrokken zijn bij de herbestemming van batterijen, benadrukt het IDTechEx‑rapport Higher Wire, Smartville, Terrepower, RePurpose Energy en B2U in Noord‑Amerika. In Europa zijn onder andere Zenobe, Allye Energy, Cidetec, Betteries, Covalion en Ecobat prominente tweede‑levens herbestemmers en remanufacturers.

Laten we nu een kijkje nemen naar enkele beursgenoteerde bedrijven in dit domein:

1. Li-Cycle Holdings

Dit bedrijf is betrokken bij het terugwinnen van kritieke materialen voor een schone energie‑toekomst. Het bedrijf maakt gebruik van gepatenteerde Spoke‑&‑Hub‑technologieën om lithium‑ionbatterijen te recyclen.

Li-Cycle Holdings heeft een marktkapitalisatie van $35,78 miljoen, terwijl de aandelen momenteel handelen tegen $1, een daling van 43,5% YTD. De EPS (TTM) is -5,88, terwijl de P/E (TTM) ratio -0,17 is. Voor Q3 2024 heeft het bedrijf aangekondigd een omzet van $8,4 miljoen, wat een groei van 79% jaar‑over‑jaar weerspiegelt. Het heeft ook een opgewaardeerde lening van $475 miljoen van het DOE afgesloten.

2. American Battery Technology Company

Dit bedrijf richt zich op batterijrecycling en grondstofwinning. Het heeft een marktkapitalisatie van $138 miljoen, terwijl de aandelen handelen tegen $1,52, een daling van 34,15% YTD.

American Battery heeft een EPS (TTM) van -0,96 en een P/E (TTM) van -1,68. Voor de drie maanden eindigend op 30 september 2024 rapporteerde ABTC net iets meer dan $200.000 aan omzet en ontving een subsidie van $150 miljoen van het DOE voor de bouw van een tweede lithium‑ion batterijrecyclingfaciliteit. Aan het einde van deze periode had het bedrijf $5,8 miljoen aan contanten.

Conclusie

Elektrische voertuigen staan klaar om een sleutelrol te spelen bij het bereiken van de nul‑emissiedoelstellingen voor 2050, maar er blijven uiteraard zorgen bestaan over kosten en milieu‑impact. Onderzoekers vinden echter steeds betere en nieuwere manieren om ze nog kostenefficiënter en milieuvriendelijker te maken. Hier komen recycling en herbestemming van lithium‑ionbatterijen, het meest gebruikte type in EV’s, naar voren als veelbelovende oplossingen om de duurzaamheidsvraagstukken van de EV‑revolutie aan te pakken.

Batterijrecycling heeft, zoals we hebben gezien, niet alleen het potentieel om de kosten van EV’s te verlagen en hun adoptie te stimuleren, maar is ook gunstig voor het milieu. Tweede‑levens batterijtoepassingen kunnen ondertussen hun levensduur en waarde vergroten. Deze oplossingen bieden een manier om duurzamere en kostenefficiëntere EV’s te realiseren en een versnelde overgang naar een groenere toekomst.

Klik hier voor een lijst van top EV-aandelen om in te investeren.