The global transition to clean energy is driving unprecedented demand for lithium-ion batteries (LIBs), with projections indicating a 40-fold increase in lithium demand by 2040 to meet climate goals. However, current global recycling rates for portable LIBs remain critically low at approximately 5%, creating a significant sustainability gap as end-of-life battery volumes are projected to surge from 18 GWh in 2023 to 338 GWh by 2030. This Master Thesis Project, conducted in collaboration between Atlas Copco Industrial Technique AB and KTH Royal Institute of Technology, addresses this critical challenge by investigating and enhancing the recyclability of portable LIBs used in industrial handheld tools.

The research aims to bridge the knowledge gap between battery designers and recycling facility operators through comprehensive analysis of current recycling technologies, regulatory compliance with EU Battery Regulation 2023/1542, and identification of design-for-recycling opportunities. The methodology combines systematic literature review of hydrometallurgical and pyrometallurgical recycling processes, internal interviews with Atlas Copco Industrial Technique AB's battery design teams, and external engagement with eight battery recycling facilities across EU and non-EU regions to map real-world processing challenges and pain points.

Key findings reveal significant recycling barriers including: (1) high geographical concentration of processing capacity with China controlling 50-90% of critical material refining, (2) design challenges from adhesive use, welded joints, and integrated printed circuit board assembly components, which hosts the electronic parts like resistors and capacitors, that complicate disassembly, and (3) material identification difficulties affecting black masspurity and recovery efficiency. The research identifies specific toxicity hotspots and assessescurrent battery designs against EU targets of 65% recycling efficiency by 2025, rising to 70% by 2030.

The study delivers actionable design recommendations focusing on homogeneous plastic casing materials, snap-fit assembly mechanisms, heat-reversible adhesives, and enhanced material labeling to improve both manual disassembly and industrial-scale shredding compatibility. These improvements could potentially increase the material recovery rates by 10 - 15% while reducing processing costs for recycling facilities.

This research contributes to the circular economy transition by establishing a framework for design-for-recycling in portable battery applications, supporting EU strategic autonomy in critical materials, and enabling industry compliance with evolving regulatory requirements. The findings provide practical guidance for manufacturers to create batteries that are not only high-performing but also optimized for end-of-life processing, thereby supporting the sustainable scaling of clean energy technologies.

Den globala övergången till ren energi driver en exempellös efterfrågan på litiumjonbatterier (LIB), med prognoser som indikerar en 40-faldig ökning av litiumbehovet fram till 2040 för att uppnå klimatmålen. De nuvarande globala återvinningsnivåerna för bärbara LIB är dock fortfarande kritiskt låga på cirka 5 %, vilket skapar ett betydande hållbarhetsgap då volymen av uttjänta batterier förväntas öka från 18 GWh år 2023 till 338 GWh år 2030. Detta masterprojekt, som genomförs i samarbete mellan Atlas Copco Industrial Technique AB och Kungliga Tekniska Högskolan (KTH), tar itu med denna kritiska utmaning genom att undersöka och förbättra återvinningsbarheten hos bärbara LIB som används i industriella handhållna verktyg.

Forskningen syftar till att överbrygga kunskapsklyftan mellan batteridesigners och operatörer av återvinningsanläggningar genom omfattande analys av nuvarande återvinningstekniker, regelefterlevnad av EU:s batteriförordning 2023/1542 och identifiering av möjligheter till design för återvinning. Metoden kombinerar systematisk litteraturgenomgång av hydrometallurgiska och pyrometallurgiska återvinningsprocesser, interna intervjuer med Atlas Copco Industrial Technique AB:s batteridesignteam och externt engagemang med åtta batteriåtervinningsanläggningar i EU och andra regioner för att kartlägga verkliga bearbetningsutmaningar och smärtpunkter.

Viktiga resultat avslöjar betydande återvinningsbarriärer, inklusive: (1) hög geografisk koncentration av bearbetningskapacitet där Kina kontrollerar 50–90 % av kritisk materialraffinering, (2) designutmaningar från limanvändning, svetsade fogar och integrerade kretskortskomponenter, som innehåller elektroniska delar som motstånd och kondensatorer, som komplicerar demontering, och (3) materialidentifieringssvårigheter som påverkar svartmassans renhet och återvinningseffektivitet. Forskningen identifierar specifika hotspots för toxicitet och utvärderar nuvarande batteridesigner mot EU:s mål om 65 % återvinningseffektivitet till 2025, vilket ökar till 70 % till 2030.

Studien ger handlingsbara designrekommendationer med fokus på homogena plasthöljesmaterial, snäppmonteringsmekanismer, värmereversibla lim och förbättrad materialmärkning för att förbättra både manuell demontering och kompatibilitet med industriell fragmentering. Dessa förbättringar skulle potentiellt kunna öka materialåtervinningsgraden med 10 – 15 % samtidigt som bearbetningskostnaderna för återvinningsanläggningar minskar.

Denna studie bidrar till övergången till den cirkulära ekonomin genom att etablera ett ramverk för design för återvinning i bärbara batteriapplikationer, stödja EU:s strategiska autonomi för kritiska material och möjliggöra för industrin att följa föränderliga regelkrav. Resultaten ger praktisk vägledning för tillverkare att skapa batterier som inte bara är högpresterande utan också optimerade för återvinning, och stödjer därigenom en uppskalning av hållbar energiteknik