Challenges and opportunities for the development of electric vehicles : the traction batteries end-of-life perspective

Nowadays, the main challenge of governments is linked to the promotion of concrete measures to contrast climate change and to avoid dangerous consequences for humans and the environmental system. At present, the passengers mobility relies mainly on internal combustion engine vehicles. In this context, a rapid fuel decarbonisation of the transport sector is required. Hence, the electrified vehicles seem to be one of the most promising alternative propulsion option. The initial part of this work describes the current technologies available, the drivers and the barriers of the diffusion of the electric vehicles and the current market situation. Hence, the traction batteries typologies used in automotive applications are analysed. The lithium ion batteries are considered the most promising battery type for the future electrified transportation. Subsequently, the end of life options of the lithium-ion batteries are analysed, focusing on the economic feasibility of the existing recycling processes. The European Battery Directive has forced the batteries producers to organize and finance the take back network of their used products. Moreover, this law set a recycling efficiency target of the 50% in weight for lithium ion batteries. As electric vehicles are in their initial stage, there is not enough experience to recycle their traction batteries. Hence, recycling is currently not profitable. In conclusion, to facilitate the electric vehicles diffusion, the overcoming of the barriers, the development of second life applications and the development of cost-efficient recycling processes are required.

Al giorno d'oggi, la sfida principale dei governi è legata alla promozione di misure concrete per contrastare i cambiamenti climatici e per evitare conseguenze negative per l'uomo e il sistema ambientale. Attualmente, la mobilità si basa principalmente su veicoli a combustione interna. In questo contesto, è richiesta una rapida decarbonizzazione del settore dei trasporti. Quindi, i veicoli elettrici sembrano essere una delle alternative più promettenti. La parte iniziale di questo lavoro descrive le tecnologie attualmente disponibili, i driver e le barriere della diffusione dei veicoli elettrici e la situazione attuale del mercato. Successivamente, viene presentata un’analisi delle tipologie di batterie a trazione utilizzate nelle applicazioni automobilistiche. Le batterie agli ioni di litio sono considerate il tipo di batterie più promettente per il futuro del trasporto elettrico. Successivamente, le opzioni di fine vita di una batteria agli ioni di litio vengono analizzate, concentrando lo studio sulla fattibilità economica dei processi di riciclo esistenti. La Direttiva Europea sulle Batterie obbliga i produttori a organizzare e finanziare la rete di recupero dei loro prodotti. Inoltre, questa legge impone un obiettivo di efficienza del riciclaggio pari al 50% in peso per le batterie agli ioni di litio. Poiché i veicoli elettrici sono nella loro fase iniziale, non c'è abbastanza esperienza per riciclare le loro batterie a trazione. Quindi, attualmente, il riciclaggio risulta economicamente non conveniente. In conclusione, per facilitare la diffusione dei veicoli elettrici, sono richiesti il superamento delle barriere e lo sviluppo di applicazioni per le batterie giunte a fine vita e di processi di riciclo efficienti ed economicamente convenienti.