Tesla's Closed Loop Battery Recycling Program

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As we work to lessen global dependence on petroleum-based transportation and drive down the cost of electric vehicles, we are committed to instituting a closed loop battery recycling system. A closed loop of material use involves manufacturing of battery cells, assembly into battery packs, then vehicles, and finally, recycling into raw materials for future use.

As more electric vehicles hit the road, the demand for battery recycling will increase. The automotive industry faced the same situation twenty years ago, for recycling lead-acid 12-volt starter batteries used in gasoline-powered vehicles. With supportive regulations and convenient collection, today the recycling process is profitable. Once reclaimed, the lead acid batteries are crushed into coin-sized pieces and separated into component parts. Plastics are sent to re-processors to be made into new products, and purified lead is sent back to battery manufacturers to be reused – a closed loop system. Recycling of lead-acid batteries is now one of the most successful recycling stories of any industry. The EPA estimates that over 90 percent of lead-acid batteries are recycled, and a typical battery contains 60-80 percent recycled materials.

At Tesla we have been refining our recycling program for years. Before sending our battery packs to be recycled we can reuse about 10% of the battery pack (by weight), e.g. the battery case and some electronic components. In North America we work with Kinsbursky Brothers to recycle about 60 percent of the battery pack. In Europe, we recently started working with Umicore, and now that we are selling cars in Japan and the Asia Pacific region, we will soon have news about recycling in Asia.

Let’s focus on Tesla’s recycling process with Umicore, which is the first time we’ve been able to use a closed loop recycling system.

Umicore’s factory plants are able to recycle our batteries into completely reusable materials and substantially reduce the carbon footprint of manufacturing Lithium-ion batteries.

The Umicore battery recycling technology is able to save at least 70 percent on CO2 emissions at the recovery and refining of these valuable metals. It does this by creating “products” and “byproducts,” rather than following a mechanical separation process.

“Product” is comprised of an alloy that’s refined into cobalt, nickel and other metals. Traditionally, cobalt is used as a metallic powder to harden tools, or a pigment for ceramics. Umicore has developed a process whereby the cobalt (the highest value material in our batteries) is used to make up LCO (lithium cobalt oxide) that can be resold to battery manufacturers. This is not only an attractive process for Tesla from an environmental aspect, but it also provides a high margin of return. Umicore is one of the largest suppliers of LCO to battery manufacturers.

The “byproduct” produced together with the alloy fraction is an environment-friendly slag where the lithium contained in EV batteries ends up. This “byproduct” containing lithium is valorized in different applications, one being construction material. Nearly 5 percent of the global man-made CO2 emissions worldwide are produced by cement manufacturing. Replacing the raw materials with secondary raw materials, and avoiding thermal processing, significantly reduces the CO2 emission and non-renewable resources consumption.  With the “byproduct,” the construction industry is able to use this secondary raw material as a more environmentally-conscious alternative.

The only other emissions from the recycling process are CO2, water vapor, and dust. The dust makes up about 1 percent of the total output, and goes to protected landfill. In an effort to reuse every possible part of the process, the Umicore facility even sells the electricity created from an on-site combined natural gas generation plant to the copper mine next door, which uses the heat in its smelters.

Working with Umicore has allowed us to completely recycle the Roadster battery packs profitably, without special financial incentives necessary to promote recycling (as opposed to the lithium manganese or lithium iron phosphate chemistries used in the electric vehicles just hitting the road now). Soon, we hope to have the ability to recycle our batteries back into their raw materials. Specifically, the metals can be reused in the battery cells and any plastics can be reclaimed and used to mold new plastic parts for our vehicles. The technology to enable this is available today – and it’s profitable!  We already reuse cobalt in the batteries. The overall closed loop recycling system becomes possible, and much more efficient, once the quantities rise to a level to justify the investment for recycling of the other components – especially the plastic.

We take great pride in the ability to recycle our batteries and with Umicore we are one very large step closer to a closed loop of material use with our vehicles.

Teslas geschlossenes Batterie-Recycling-Programm

Während wir daran arbeiten, die globale Abhängigkeit von auf Öl basieredem Transport zu mindern und die Kosten von Elektroautos zu senken, sind wir auch verpflichtet, einen geschlossenen Batterie-Recycling-Kreislauf zu etablieren. Ein geschlossener Materialkreislauf, der die Herstellung der Batteriezellen, sowie das Einsetzen in die Batteriepakete, den Einbau ins Fahrzeug und schließlich die Wiedergewinnung von Rohmaterial zur Weiterverwendung beinhaltet.

Je mehr Elektroautos auf der Strasse sind, desto grösser wird die Notwendigkeit für Batterie-Recycling. Die Autoindustrie war vor 20 Jahren mit dem Recycling der blausäurehaltigen 12-Volt-Batterie, die zum Starten von Benzinern verwendet wird, in derselben Situation. Dank untertstützender gesetzlicher Regulierung und praktischen Sammelstellen ist der Recyclingprozess heute profitabel. Nach der Rückgabe einer Bleisäure-Batterie wird diese in münzgroße Stücke zertrümmert und in ihre einzelnen Komponenten aufgeteilt. Kunststoffe werden in neuen Produkten wiederverwendet, und das gereinigte Blei zur Wiederverwendung an die Batteriehersteller zurückgeschickt – ein geschlossenes Recyclingsystem. Die Aufbereitung von Bleisäure-Batterien ist heute eine der erfolgreichsten Recyclingsysteme überhaupt. Die EPA schätzt, dass über 90 Prozent der bleisäurehaltigen Batterien aufbereitet werden, und dass eine typische Batterie zu 60 bis 80 Prozent aus recycelten Materialien besteht.

Wir haben das Recycling-Programm von Tesla Motors über die letzten Jahre verfeinert. Bevor wir die Batteriepakete zum Recycling schicken, können wir bereits etwa 10% (vom Gewichtsanteil) wiederverwenden, zum Beispiel das Batteriegehäuse und einige elektrische Komponenten. In Nordamerika arbeiten wir mit den Kinsbursky Brothers zusammen, um etwa 60 Prozent des Batteriepakets zu recyceln. In Europa haben wir gerade begonnen mit Umicore zusammenzuarbeiten, und bald werden wir auch Neuigkeiten zum Recycling in Asien haben.

Zurück zu Teslas Recycling-Prozess mit Umicore. Es ist das erste Mal, dass wir einen geschlossenen Recycling-Kreislauf nutzen können.

In der Fabrikanlage von Umicore ist es möglich, unsere Batterien vollständig in wiederverwertbare Materialien aufzubereiten und dabei gleichzeitig die CO2-Bilanz bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien zu verbessern.

Die Batterie-Recycling-Technologie von Umicore reduziert die CO2-Emissionen bei der Gewinnung und Weiterverarbeitung der benötigten Materialien um mindestens 70 Prozent. Bei diesem Verfahren entstehen „Produkte“ und „Nebenprodukte“.

Das „Produkt“ besteht aus einem Gemisch von Kobalt, Nickel und anderen Metallen. Traditionell wird Kobalt als metallisches Pulver verwendet, um Werkzeuge zu härten oder Keramik zu pigmentieren. Umicore hat einen Prozess entwickelt, in dem das Kobalt (das wertvollste Material in unseren Batterien) zur Herstellung von LCO (Lithium-Kobalt-Oxid) verwendet wird, das wiederum an Batteriehersteller zurück geführt wird. Der Prozess ist somit nicht nur aus Umweltaspekten besonders attraktiv, sondern bietet auch einen hohen Ertrag. Umicore ist einer der größten LCO Lieferanten für Batteriefabriken.

Das “Nebenprodukt” ist - zusammen mit der Legierung - eine umweltfreundliche Schlacke, die das in den Batterien verwendete Lithium beinhaltet. Diese Schlacke kann unter anderem als Baumaterial weiterverwendet werden. Nahezu 5 Prozent der globalen vom Menschen produzierten CO2-Emissionen entstehen bei der Produktion von Zement. Dieses Rohmaterial gegen Ersatzstoffe auszutauschen, reduziert die CO2-Emissionen, sowie den Verbrauch nicht erneuerbarer Ressourcen, beträchtlich. Dieses „Nebenprodukt“ bietet der Bauindustrie die Möglichkeit Ersatzprodukte als umweltfreundliche Alternative einzusetzen.

CO2, Wasserdampf und Staub sind die einzigen weiteren Emissionsstoffe in diesem Recyclingprozess. Der Staub macht etwa ein Prozent des Gesamtausstosses aus und wird in einer geschützen Mülldeponie gelagert. Umicore ist bemüht jeden Möglichen Teil der verschiedenen Prozesse wiederzuverwenden. Deswegen verkauft das Unternehmen sogar den Strom, den es aus einer angeschlossenen Naturgasanlage gewinnt, an die benachbarte Kupfermine.

Die Zusammenarbeit mit Umicore ermöglicht uns das Batteriepaket des Roadsters vollständig und rentabel aufzubereiten – auch ohne weitere finanzielle Anreize, die das Recycling fördern (im Gegensatz zu den Chemikalien Lithium-Mangan oder Lithium-Eisen-Phosphat, die in einigen der angekündigten Elektrofahrzeugen verwendet werden). Wir hoffen bald die Möglichkeit zu haben, das Batteriepaket in seine einzelnen Rohmaterialien aufzuspalten. Insbesondere Metalle können für die Herstellung der Batteriezellen wiederverwendet werden. Ebenso besteht die Möglichkeit jede Art von Kunststoff einzuschmelzen und als neu geformtes Teil in den Fahrzeugen einzubauen. Die Technologie ist heute schon verfügbar – und profitabel! Wir verwenden schon jetzt, das in den Batterien enthaltene Kobalt wieder. Ein komplett geschlossenes Recyclingsystem wird möglich und wesentlich effizienter, sobald sich die Menge der aufzubereitenden Materialien dem Aufwand für die Aufbereitung angleicht – dies betrifft insbesondere den Kunststoff.

Wir freuen uns sehr über die Möglichkeit unsere Batterien zu recyceln, und gemeinsam mit Umicore machen wir einen großen Schritt in die Richtung eines geschlossenen Materialkreislaufs bei der Herstellung unserer Fahrzeuge.

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Kommentare

yan.alansmith@g...

Tesla Model S: Quiet, Efficient, Extremely reliable, Tremendously efficient, Green and Sexy. I had three Toyota Prius Hybrid vehicles prior to Model S--Great cars but not even close to Model S standards.

andy37@mailnesia.com

Authorities on education sectors must consider the point and introduce professional education in energy generation from other sources. I think its a need of time to shift our petroleum based transportation to low cost battery system. The effort of Tesla is appreciable. I need to take help from victoria assignment to complete my thesis on this topic. Thanks for your contribution. http://www.google.com/images

clyde_m_pence_m...

Is it possible to change the battery in a model S?

Answer: Yes

Go to U-Tube and watch the presentation by Elon Musk on the Super Charger.

Some supercharger facilities will give the option of Supercharging your battery (which is free to Model S owners) or if you do not want to spend 20-30 minutes charging you can change the battery. The process takes less than 3 minutes and in fact on the video they show that two Model S vehicles can run through the battery exchanger (all automated) in the time it takes a gasoline vehicle to fill the tank with gasoline. It is a really cool process, but is not free. So you have to decide "fast or free".

I have had my Tesla for 6 months. I love the car. The cost to charge the battery fully is less than 8 dollars since I charge between 11 PM and 6 AM when electricity is the cheapest. I can not notice a significant change in my electric bill (we have solar and only pay for the difference between what we produce and what we use). Cost of gasoline is down by over 300 dollars monthly.

Finally as to the battery life: Tesla warranty covers both the battery and drive train of Model S for 8 years and unlimited miles!!

Tesla Model S: Quiet, Efficient, Extremely reliable, Tremendously efficient, Green and Sexy. I had three Toyota Prius Hybrid vehicles prior to Model S--Great cars but not even close to Model S standards.