2. เค้าโครง (Outline)
- 2 -
EVB
การรีไซเคิลแบตเตอรี่ในประเทศไทย5
ทบทวนวรรณกรรม4
การรีไซเคิลแบตเตอรี่3
แบตเตอรี่ในรถยนต์พลังงานไฟฟ้ า2
รถยนต์พลังงานไฟฟ้ า1
3. บทนา (Introduction)
การผลิตรถ EV
จาหน่าย
- 3 -
CO2
CO2
CO2
CO2
แร่ธาตุ
- Li, Ni, Co, Mn, Cu
การผลิตแบตเตอรี่
-การผลิตเซลล์
-การประกอบแพ็ก
ใช้ (7-10ปี)
-แบตเตอรี่เสื่อมสภาพ
EVB
รีไซเคิล
-อุปกรณ์สารองพลังงาน
-การกู้คืนของธาตุ
4. ประเภทของรถยนต์พลังงานไฟฟ้ า
- 4 -
HEVHybrid Electric Vehicle
รถยนต์ไฟฟ้ าไฮบริด
BEVBattery ElectricVehicle
รถยนต์ไฟฟ้ าแบบแบตเตอรี่
PHEVPlug-in Hybrid Electric Vehicle
รถยนต์ไฟฟ้ าปลั๊กอินไฮบริด
Ref: https://evcharging.enelx.com/news/blog/566-different-types-of-electric-vehicles
5. ทาความรู้จักกับ
รถยนต์พลังงานไฟฟ้ าแบตเตอรี่ 100%
Lithium-Ion Battery
แบตเตอรี่ลิเธียม ไอออน
ทาหน้าที่เก็บพลังงานไฟฟ้ า
ที่รับจากการชาร์จ
Inverter
อุปกรณ์แปลงกระแสไฟฟ้ า
ทาหน้าที่ควบคุมและแปลงพลังงานไฟฟ้ า
เพื่อส่งต่อไปยังมอเตอร์ไฟฟ้ า
Ref: https://x-engineer.org/automotive-engineering/vehicle/electric-vehicles/anatomy-of-a-battery-electric-vehicle-bev/
Motor
มอเตอร์ไฟฟ้ า
ทาหน้าที่ส่งพลังงานที่ได้รับ
จากอุปกรณ์แปลงไฟฟ้ า
ไปยังเพลาเพื่อให้เกิดการ
ขับเคลื่อน
1 2 3
- 5 -
ความเงียบ
ประหยัดค่าใช้จ่าย
และค่าซ่อมบารุง
ช่วยลดมลภาวะ
ไม่ต้องเสียเวลา
เพราะสามารถชาร์จ
แบตได้ที่บ้านคุณ
ข้อดี
7. แบตเตอรี่ในยานยนต์ไฟฟ้ า (Battery in Electric Vehicles)
แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด (Lead-Acid)
• ราคาถูก
• มีความทนทานสูง
• น้าหนักเยอะ
• จ่ายพลังงานได้ช้า
• อายุการใช้งานสั้น
- 7 -
แบตเตอรี่นิกเกิล (Nickel)
• กาลังไฟฟ้าสูง
• Memory Effect แบตเตอรี่จะเก็บ
พลังงานได้น้อยลงหลังจากทาการ
ชาร์จบ่อยๆ
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Lithium-Ion)
• น้าหนักเบา
• ให้พลังงานสูง, คงที่
• ราคาแพง จากระบบป้องกัน
แบตเตอรี่ Battery Management
System (BMS)
9. เราจะจัดการกับ “แบตเตอรี่รถยนต์พลังงานไฟฟ้ า” ที่เสื่อมสภาพแล้วอย่างไร?
Repack (การประกอบแพ็กใหม่ ) Reuse (การนากลับมาใช้ใหม่ ) Recycle (การรีไซเคิล )
แบตเตอรี่ที่เสื่อมสภาพแต่ยังคงมีความจุ
แบตเตอรี่สูงกว่า 80% แบตเตอรี่นั้นจะ
ถูกนามารีแพ็ก (Repack)
เพื่อใช้ในรถยนต์พลังงานไฟฟ้ า
ไม่สามารถซ่อมแซมจนมีความจุสูง
กว่าร้อยละ 80 ได้จะถูกนาไปใช้เป็น
อุปกรณ์สารองพลังงานโดยสามารถใช้
งานต่อได้อีก 4-5 ปี กรณีเช่นนี้จะถูก
นามารียูส (Reuse) เพื่อใช้ในระบบกัก
เก็บพลังงาน
ในกรณีที่แบตเตอรี่เสียหายไม่สามารถ
ใช้งานได้อีก จะถูกนาไปแยกส่วนเพื่อรี
ไซเคิล (Recycle) โดยวัตถุดิบที่ได้จาก
การ Recycle จะถูกนาไปผลิตเป็น
แบตเตอรี่ใหม่
- 9 -
> 80%
< 80%
10. ขั้นตอนการรีไซเคิลแบตเตอรี่
การเตรียมพร้อมก่อนรีไซเคิล (Pre-Processing)
ลดความสามารถในการเกิดปฏิกิริยา (ลดอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว, คายประจุ)
การทาให้ชิ้นส่วนแบตเตอรี่แตกตัว (Cell disruption)
แยกชิ้นส่วนแบตเตอรี่แตกตัวออกเป็นชิ้นเล็กๆ (วิธีทางกล, บด, อัด, ฉีก)
การแยกวัสดุอื่น ๆ ออกจากแบตเตอรี่ (Thermal Treatment)
อาศัยความร้อนในการแยกวัสดุ
การแยกวัตถุดิบออกจากขั้วแอโนด-แคโทด (Dissolution)
แช่ขั่วอิเล็กโทรดลงในสารละลาย
การแยกคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ (Physical separation)
แยกชิ้นส่วนตามขนาด, อานาจแม่เหล็ก, สมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุ
โลหะวิทยาแยกสกัด (Extractive metallurgy)
อาศัยสารละลาย (Hydrometallurgy), อาศัยความร้อน (Pyrometallurgy)
- 10 -
12. Meaghan Foster et al. (2014) ได้ทาการประเมินความเป็นไปได้ของการรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่หมดอายุการ
ใช้งานในรถยนต์ไฟฟ้า Chevy Volt ว่าจะทานามาผลิตใหม่,เปลี่ยนวัตถุประสงค์การใช้งาน หรือรีไซเคิล พบว่าส่วนใหญ่แบตเตอรี่
จะไม่สามารถนามาใช้ใหม่ได้ดังนั้นจึงต้องทาการรีไซเคิล
การรีไซเคิลสามารถทาการกู้คืนแบตเตอรี่ได้สูงถึง 20% สามารถประเมินต้นทุนการรีไซเคิลอยู่ที่ $ 2.25 ต่อปอนด์
สาหรับแบตเตอรี่ Chevy Volt มีต้นทุนการรีไซเคิลอยู่ที่ $ 979 งานวิจัยได้ชี้ให้เห็นว่าการแยกชิ้นส่วนของแต่ละเซลล์เพื่อ
นาไปรีไซเคิลนั้นไม่ได้คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ เว้นแต่ราคาตลาดของลิเธียมจะเพิ่มขึ้นประมาณยี่สิบเท่า 98.60 เหรียญสหรัฐต่อ
กิโลกรัม
แบตเตอรี่ Chevy Volt
- 12 -
นามาผลิตใหม่
เปลี่ยนวัตถุประสงค์
การใช้งาน
รีไซเคิล ผ่านกระบวนการ
รีไซเคิล
คุ้มทุน
ไม่คุ้มทุน
13. • แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4)
• การรีไซเคิลแล้วสารพิษตกค้าง
• มีขนาดความจุกระแสและกาลังไฟฟ้าสูงสุด
• ไม่นิยมมารีไซเคิลแล้ว
• แบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์(LiCoO2)
• การรีไซเคิลแล้วไม่สารพิษตกค้าง
• มีขนาดความจุกระแสและกาลังไฟฟ้าต่ากว่า LiFePO4)
• นิยมมารีไซเคิลได้แล้วนากลับไปใช้ใหม่
Ref: https://katanyoobattery.com/batterrylitium/ Ref: https://www.torqeedo.com/en/technology-
and-environment/battery-technology.html
CharlesR. and Lindsay (2014) ได้ใช้กรดเพื่อละลายวัสดุอิเล็กโทรดที่เป็นของแข็งหลังจากนั้นจะใช้วิธีการ
สกัดตัวทาละลาย (Hydrometallurgy) วิธีการตกตะกอนผลที่ได้คือ โลหะทองแดง,อลูมิเนียมฟอยล์ โคบอลต์,นิกเกิล
- 13 -
เปรียบเทียบ
14. Linda Gaines (2014) ได้ศึกษากระบวนการรีไซเคิลของแบตเตอรี่ Li-Ion ที่หมดอายุการใช้งาน พบว่าการรี
ไซเคิลแบตเตอรี่ Li-Ion มีกระบวนการรีไซเคิลที่ซับซ้อนกว่าแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด
Li-ion pack (Tesla electricvehicle)
งานวิจัยนี้ยังชี้ให้เห็นอีกว่า ผู้ผลิตแบตเตอรี่สามารถส่งเสริมการรีไซเคิลได้ด้วยการ การออกแบบที่ช่วยให้แยก
ชิ้นส่วนได้ง่าย รวมถึงการติดฉลากบอกถึงคุณสมบัติอื่นๆ ใช้วัสดุที่เป็นมาตรฐาน หลีกเลี่ยงสารพิษ ดังนั้นผู้ผลิตแบตเตอรี่
และผู้รีไซเคิลจะต้องทางานร่วมกันในการแก้ไขปัญหานี้ เพื่อให้เกิดการรีไซเคิลแบตเตอรี่ Li-Ion อย่างมีประสิทธิภาพ
ใช้ความร้อน
แยก Cell ออกจาก Module
แยกชิ้นส่วน
โลหะผสม
-สแลก Li, Al, Si, Cd, Fe, Mn
-ก๊าซ ทาให้สะอาดก่อนปล่อย
-โลหะผสมของ Cu, Co, Ni
และ Fe
- 14 -
แบตเตอรี่ กระบวนการที่ใช้ ผลที่ได้
(Pyro-metallurgy)
15. L. Yun et al. (2018) ได้ศึกษาคัดแยกแบตเตอรี่แบบกึ่งอัตโนมัติ และวิธีการสาหรับการรีไซเคิลของชุด
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสาหรับรถที่ใช้ไฟฟ้า
1.การคายประจุของแบตเตอรี่
2.รื้อโมดูลการใช้งานของแบตเตอรี่
3.ถอดแยกชิ้นส่วน
4.เข้าสู่กระบวนการทางเคมี
- 16 -
โลหะผสมของ Co, Li และ Ni
กระบวนการรีไซเคิลของแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน
17. กระบวนการไฮบริด (Hybrid processes) มีการใช้ทั้งสองกระบวนการคือ (Hydro + Bio-metallurgy)
ใช้สารละลาย,กระบวนการสกัดโลหะด้วยการใช้ความร้อน (Pyro metallurgy) ในการรีไซเคิล
- 18 -
18. Milan Bukvic (2016) ได้ศึกษากระบวนการรีไซเคิลของแบตเตอรี่ Li-Ion พบว่าการรีไซเคิลแบตเตอรี่ Li-Ion
กระบวนการแบบ Vacuum pyrolysis รวมกับเทคนิค Hydrometallurgical เพื่อแยกโคบอลต์และลิเธียมจากแบตเตอรี่มาก
ที่สุด หลังจากนั้นปรับสภาพของธาตุตามลาดับ
การแยกวัสดุแบตเตอรี่ ปรับสภาพของธาตุขั้นที่ 1
ผลจากปรับสภาพ 1 ความบริสุทธิ์ของโคบอลต์ประมาณ 98%
ในขณะที่ความบริสุทธิ์ของลิเธียมประมาณ 72%
-19-
20. เปเปอร์ ประเภทแบตเตอรี่ กระบวนการรีไซเคิล ความสามารถของการรีไซเคิล อื่นๆ
Meaghan Foster
(2014)
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน การเปรียบเทียบความคุ้มทุนของการ
รีไซเคิล
การแยกชิ้นส่วนของแต่ละเซลล์เพื่อนาไป
รีไซเคิลจะคุ้มทุนหรือไม่
รีไซเคิลนั้นไม่ได้คุ้มค่าทางเศรษฐกิจเว้นแต่ราคาตลาด
ของลิเธียมจะเพิ่มขึ้น
Charles
(2014)
แบตเตอรี่ Li-Ione (LiFePO4)
แบตเตอรี่Li-Ione (LiCoO2)
กรดสารละลายในการแยก
(Hydrometallurgy)
โลหะทองแดง,อลูมิเนียมฟอยล์, โคบอลต์
,นิกเกิล
แบตเตอรี่ LiFePO4 จะมีกฏระเบียบห้ามนามารี่ไซเคิลอีก
เพราะจะส่งผลต่อสภาพแวดล้อม
Linda Gaines
(2014)
แบตเตอรี่ Li-Ione (LiCoO2) ใช้ความร้อน (Pyrometallurgical) ได้โลหะผสมของ Cu, Co, Ni และ Fe กระบวนการรีไซเคิลนั้นก็จะขึ้นอยู่กับมาตรฐานของ
แบตเตอรี่การออกแบบ
Bin Huang
(2018)
แบตเตอรี่ Li-Ione (LiCoO2) ความร้อน (Pyrometallurgical)
สารละลาย (Hydrometallurgical)
ใช้ความร้อน โลหะผสม
สารละลาย ธาตุที่บริสุทธิ์
โลหะผสมที่ได้จะถูกนาไปใช้เป็นส่วนผสมของคอนกรีด
ธาตุที่บริสุทธิ์ จะถุกนาไปผลิตแบตเตอรี่
L. Yun et al.
(2018)
แบตเตอรี่ Li-Ione (LiCoO2) ใช้ไฮบริด (Hybrid processes) Li, Co, Ni, Mn และ Fe เสนอกระบวนการคัดแยกแบบอัตโนมัติเพื่อความ
ปลอดภัยและได้ประสิทธิภาพสูง
Milan Bukvic
(2016)
แบตเตอรี่ Li-Ion กระบวนการVacuum pyrolysis รวม
กับ Hydrometallurgical
ความบริสุทธิ์ของธาตุ Li = 96.97%
Mn=98.23%, Co= 96.94%, Ni=97.43%
1. การรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเทียมต้องใช้พลังงานและสารเคมีปริมาณมากดังนั้นจึงจาเป็นต้องพิจารณาความคุ้มทุน
2. การผลิตแบตเตอรี่ต้องเป็นไปในมาตราฐานเดียวกันเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดในการรีไซเคิล
3. วิธีใช้สารละลายมีประสิทธิภาพสูงกว่าวิธีใช้ความร้อน เพราะสามารถที่จะเลือกแยกสกัดชนิดของโลหะได้ดีกว่า
- 21 -
สรุปการทบวรรณกรรม
22. อ้างอิง (References)
Meaghan Foster, Paul Isely, Charles Robert Standridge, Md Mehedi Hasan. (2014). Feasibility assessment of
remanufacturing,repurposing, and recycling of end of vehicle application lithium-ion batteries. Journal of Industrial
Engineering and Management : 698-715 – Online ISSN: 2014-0953 – Print ISSN: 2014-8423
Charles R. Standridge, Ph.D. Lindsay Corneal, Ph.D. (2014). Remanufacturing, Repurposing, and Recycling of Post-Vehicle
Application Lithium-Ion Batteries. Mineta National Transit Research Consortium
Diekmann, J., Hanisch, C., Froböse, L., Schälicke, G., Loellhoeffel, T., Fölster, A. S., & Kwade, A. (2017). Ecological recycling of
lithium-ion batteries from electric vehicles with focus on mechanical processes. Journal of the Electrochemical Society,
164(1), A6184-A6191.
Gaines, L. (2014). The future of automotive lithium-ion battery recycling: Charting a sustainable course. Sustainable Materials and
Technologies, 1, 2-7.
Huang, B., Pan, Z., Su, X., & An, L. (2018). Recycling of lithium-ion batteries: Recent advances and perspectives. Journal of Power
Sources, 399, 274-286.
Yun, L., Linh, D., Shui, L., Peng, X., Garg, A., LE, M. L. P., ... & Sandoval, J. (2018). Metallurgical and mechanical methods for
recycling of lithium-ion battery pack for electric vehicles. Resources, Conservation and Recycling, 136, 198-208.
- 23 -
23. อ้างอิง (References)
Milan Bukvic, Ph.D. (2016). Recycling lithium – Ion battery. International scientific conference on defensive technologies
สถาบันยานยนต์ (2561). [ออนไลน์].รายงานการศึกษาธุรกิจการจัดการแบตเตอรี่ที่ใช้งานแล้ว. [สืบค้นวันที่ 15 กรกฎาคม 2562].จาก
http://www.thaiauto.or.th/2012/th/services/ev/pdf/research/2018/รายงานการศึกษาธุรกิจการจัดการแบตเตอรี่ที่ใช้แล้ว.pdf
- 24 -
24. WE CAN'T STOP BREATHING.
BUT WE CAN DO SOMETHING ABOUT THE QUALITY OF OUR AIR
