The operational environment for repurposing electric vehicle lithium-ion batteries for energy storage applications in the EU

Thumbnail Image

Files

master_McDougall_Nina_2023.pdf (1.63 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2023-03-20

Department

Major/Subject

Sustainable Energy Systems and Markets

Mcode

ELEC3048

Degree programme

Master's Programme in Advanced Energy Solutions

Language

en

Pages

68 + 9

Series

Abstract

In response to climate change, the transport sector is transitioning to electric vehicles powered by lithium-ion batteries. The sustainable management of end-of-life electric vehicle batteries is an important task typically achieved by recycling. However, there are higher-level circular strategies that result in greater environmental benefits. One of these strategies is repurposing, in which a product is adapted for a different purpose. Repurposed batteries have a lower carbon footprint and can help supply the growing demand for energy storage systems. These aspects make repurposing an interesting research topic. This thesis aims to define the operational environment for repurposing electric vehicle lithium-ion batteries for energy storage systems in the EU. The main objective is to discover challenges and barriers for repurposing operations. In addition, possible solutions to the identified challenges are explored. To achieve these objectives, semi-structured key stakeholder interviews were conducted with 22 participants from the EU. Eight challenges affecting repurposing were discovered from the interviews. These include the uncertain economic viability of second-life batteries, low availability of electric vehicle batteries, lack of battery information, safety concerns, regulatory shortcomings, and consumer preferences. The interview findings were supported by an extensive literature review. These challenges were further explored, and five common drivers were found pointing to the essential factors for repurposing. These include the financial aspects, actions of car manufacturers, various factors steering electric vehicle batteries towards recycling, reputational harm to second-life batteries, and role of consumers. The research findings suggest that there is a diverse variety of complex challenges affecting repurposing. In addition, the low availability of electric vehicle batteries and new electric vehicle battery designs are potential barriers for repurposing operations. It can also be concluded that the actions of car manufacturers strongly influence repurposing operations, and economic aspects have a pivotal role in the feasibility of the second-life business.

Vastauksena ilmastonmuutokseen liikenneala on siirtymässä litiumioniakuilla toimiviin sähköajoneuvoihin. Sähköajoneuvojen käytettyjen akkujen kestävä käsittely on tärkeä tehtävä, joka tyypillisesti saavutetaan kierrätyksellä. On kuitenkin olemassa korkeamman tason kiertotalousstrategioita, jotka johtavat suurempiin ympäristöhyötyihin. Yksi näistä strategioista on uudelleenkäyttö, jossa tuote mukautetaan eri tarkoitukseen. Uudelleenkäytettyjen akkujen hiilijalanjälki on pienempi, ja ne voivat auttaa vastaamaan energian varastointijärjestelmien kasvavaan kysyntään. Nämä näkökulmat tekevät uudelleenkäytöstä mielenkiintoisen tutkimusaiheen. Tämän diplomityön tavoitteena on määritellä toimintaympäristö sähköajoneuvojen litiumioniakkujen uudelleenkäyttöön energian varastointijärjestelmiin EU:ssa. Päätavoitteena on löytää haasteita ja esteitä uudelleenkäytölle. Lisäksi kartoitetaan mahdollisia ratkaisuja tunnistettuihin haasteisiin. Näiden tavoitteiden saavuttamiseksi suoritettiin puolistrukturoidut keskeisten sidosryhmien haastattelut 22 osallistujan kanssa EU:sta. Haastatteluista löytyi kahdeksan haastetta uudelleenkäytölle. Näitä ovat toisen käyttöiän akkujen epävarma taloudellinen kannattavuus, sähköajoneuvojen akkujen alhainen saatavuus, akkutietojen puute, turvallisuushuolet, sääntelyn puutteet ja kuluttajien mieltymykset. Haastattelutuloksia tuki laaja kirjallisuuskatsaus. Haasteista tunnistettiin viisi yhteistä ominaisuutta, jotka viittaavat olennaisiin tekijöihin uudelleenkäytölle. Näitä ovat taloudelliset tekijät, autonvalmistajien toimet, erilaiset sähköajoneuvojen akkuja kierrätykseen ohjaavat tekijät, toisen käyttöiän akkujen mainehaitat, sekä kuluttajien rooli. Tutkimustulokset viittaavat siihen, että uudelleenkäyttöön vaikuttaa monenlaisia monimutkaisia haasteita. Lisäksi sähköajoneuvojen akkujen alhainen saatavuus ja uudet sähköajoneuvojen akkumallit ovat mahdollisia esteitä uudelleenkäytölle. Voidaan myös todeta, että autonvalmistajien toimet vaikuttavat merkittävästi uudelleenkäyttöön ja taloudellisilla tekijöillä on keskeinen rooli toisen käyttöiän akkujen kannattavuuteen.

Description

Supervisor

Santasalo-Aarnio, Annukka

Thesis advisor

Tenhunen-Lunkka, Anna

Keywords

electric vehicles, lithium-ion batteries, second-life batteries, repurposed batteries, circular strategies, circular economy

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202303262538

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC