Digital technologies and circular economy: transforming the electric vehicle batteries lifecycle

The automotive industry is on the verge of a revolution. The focus is increasingly shifting from internal combustion engine vehicles to electric vehicles, for which demand is skyrocketing. These types of vehicles are powered by lithium-ion batteries, which production requires many rare metals such as nickel, lithium and cobalt. These types of materials are non-renewable resources, so the constant increase in demand will inevitably lead to a shortage of them. In addition, the extraction and processing of these materials in the manufacturing phase are highly polluting processes. To address these issues, a circular approach may be the perfect solution. Collecting batteries once they are spent, and then carrying out a refurbishment or recycling of its materials, keeps raw materials in circulation for longer, limiting the extraction of new materials and the resulting pollution from them. Implementing a circular approach for the entire lifecycle requires a commitment from every actor in the lifecycle, but from an operational perspective there are still questions about how to implement it properly. In this regard, digital technologies represent an intriguing solution. We live in an ever-changing world where technological innovation is happening at a relentless pace and life is becoming increasingly digital. As a result, businesses are always trying to keep up with technology in order to avoid missing out on potential profit opportunities. In fact, these types of technologies, thanks to the characteristics of automation, connectivity, scalability, interactivity and adaptability, are able to bring incredible benefits to companies. Therefore, the objective of this thesis is to discover, understand and analyse how a set of digital technologies can be integrated within the battery life cycle, ensuring complete circularity. For this purpose, the author conducted an extensive literature review on the technical, but especially on the circular aspects of the implementation of digital technologies in the battery field. In addition, to confirm the results obtained, interviews were conducted with experts in the field, from researchers to workers in specialized companies that are part of the battery life cycle. The framework obtained shows an encouraging situation where, to perform certain functions, there is a variety of technological alternatives among which companies can choose based on their role within the lifecycle, their objectives and their affordability. However, the results also showed that these are still theoretical implementations with few concrete examples. This is due to the high cost of these technologies and the lack of uniformity in regulations and policies across countries.

L'industria automobilistica è sull'orlo di una rivoluzione. L'attenzione si sta spostando sempre più dai veicoli con motore a combustione interna ai veicoli elettrici, con conseguente domanda in aumento. Questi tipi di veicoli sono alimentati da batterie agli ioni di litio, la cui produzione richiede molti metalli rari come nichel, litio e cobalto. Questi tipi di materiali sono risorse non rinnovabili, quindi il costante aumento della domanda porterà inevitabilmente a una loro carenza. Inoltre, l'estrazione e la lavorazione di questi materiali nella fase di produzione sono processi altamente inquinanti. Per affrontare questi problemi, un approccio circolare può essere la soluzione perfetta. Raccogliere le batterie una volta esaurite, per poi procedere al ricondizionamento o al riciclo dei materiali, consente di mantenere in circolazione le materie prime più a lungo, limitando l'estrazione di nuovi materiali e l'inquinamento che ne deriva. L'implementazione di un approccio circolare per l'intero ciclo di vita richiede un impegno da parte di tutti gli attori della catena del valore e, ma dal punto di vista operativo ci sono ancora dubbi su come attuarlo correttamente. A questo proposito, le tecnologie digitali rappresentano una soluzione interessante Viviamo in un mondo in continua evoluzione, dove le innovazioni tecnologiche si susseguono a ritmo incessante e la vita diventa sempre più digitale. Di conseguenza, le aziende cercano sempre di stare al passo con la tecnologia per non perdere potenziali opportunità di profitto. Infatti, questo tipo di tecnologie, grazie alle caratteristiche di automazione, connettività, scalabilità, interattività e adattabilità, sono in grado di portare incredibili benefici alle aziende. Pertanto, lo scopo di questa tesi è quello di scoprire, comprendere e analizzare come un insieme di tecnologie digitali possa essere integrato all'interno del ciclo di vita della batteria, garantendo la completa circolarità. A tal fine, l'autore ha condotto un'ampia revisione della letteratura sugli aspetti tecnici, ma soprattutto circolari, dell' implementazione delle tecnologie digitali nel campo delle batterie. Inoltre, per confermare i risultati ottenuti, sono state condotte interviste con esperti del settore, dai ricercatori ai lavoratori di aziende specializzate che fanno parte del ciclo di vita delle batterie. Il quadro ottenuto mostra una situazione incoraggiante in cui, per svolgere determinate funzioni, esiste una varietà di alternative tecnologiche tra cui le aziende possono scegliere in base al loro ruolo all'interno del ciclo di vita, ai loro obiettivi e alla loro convenienza. Tuttavia, i risultati hanno anche mostrato che si tratta ancora di implementazioni teoriche con pochi esempi concreti. Ciò è dovuto al costo elevato di queste tecnologie e alla mancanza di uniformità delle normative e delle politiche nei vari Paesi.