22 лет персонализации аккумуляторов
APR 01, 2022 Вид страницы：309
Потребность в литиевых батареях постоянно растет. Это связано, прежде всего, с развитием электротранспортной отрасли.
По этой причине мы ожидаем, что огромное количество литий-ионных аккумуляторов будет выведено из эксплуатации. Это приведет к серьезной проблеме утилизации и значительному ущербу для окружающей среды и энергосбережения.
Современные коммерческие литий-ионные аккумуляторы изготавливаются из оксидов или фосфатов переходных металлов, алюминия, меди, графита, органических электролитов, содержащих вредные соли лития, полимерных сепараторов и корпусов. Без надлежащей утилизации эти химические вещества и металлы представляют огромную угрозу для окружающей среды.
Мир давно борется с загрязнением окружающей среды. И именно поэтому литий-ионным батареям в последнее время уделяется большое внимание.
В то же время ведется поиск литиевых батарей с более высокой плотностью энергии, безопасностью и доступностью. Поэтому используемые материалы постоянно развиваются, что делает их переработку все труднее и труднее.
«И технологические новаторы, и правительства выступают с инициативами по поиску долгосрочных решений. Просто никто не может утилизировать литий-ионные аккумуляторы.
В этом руководстве мы более подробно обсудим возможность вторичной переработки этих батарей. Мы хотим поделиться тем, что вы можете сделать, если у вас разряжены литиевые батареи.
Утилизация литий-ионных аккумуляторов Последние достижения и перспективы
Литий-ионные аккумуляторы (ЛИБ) сегодня являются наиболее распространенными типами аккумуляторов. Они широко используются в мобильных телефонах, ноутбуках, фотоаппаратах и многих других устройствах. Они произвели революцию в мире перезаряжаемых батарей благодаря своим превосходным характеристикам, таким как небольшой размер, превосходная емкость, длительный срок службы, высокое напряжение и умеренный саморазряд. Они пришли на рынок около двух десятков лет назад, но оставили позади никель-металлогидридные и никель-кадмиевые аккумуляторы.
Мировой спрос на материалы LIB неуклонно растет. Поэтому больше внимания уделяется процессу переработки.
Переработка LIB сложнее, чем свинцово-кислотных или других аккумуляторных технологий. Это связано с постоянно развивающимися технологиями этих батарей. Материалы, используемые для их изготовления, время от времени меняются, поскольку производители ищут более безопасные и прочные батареи.
Сегодня большинство ЛИА содержат кобальт, никель и литий в катодном слое. Другие материалы также были обнаружены для катода. К ним относятся LCO, LNO, LMO и NMC. Недавно они были признаны важными материалами для будущего этих батарей.
Эти материалы могут быть переработаны для изготовления новых батарей, что снижает производственные затраты. Но утилизация LIB не так проста. Это связано со многими проблемами до и во время процесса переработки. Они могут выступать в качестве экономических определяющих факторов при внедрении некоторых процессов переработки.
Первичные материалы постоянно колеблются в цене. Следовательно, многие сомневаются в экономических последствиях переработки батарей.
Кроме того, процесс утилизации литий-ионных аккумуляторов довольно сложен. В основном это требует компактных и сложных устройств.
За прошедшие годы были обнаружены различные методы переработки ЛИА. Некоторые из них дешевле и успешнее других.
Вот самые распространенные на сегодняшний день методы:
Гидрометаллургический процесс
Сегодня большинство компаний используют гидрометаллургию для переработки ЛИА. Это просто процесс восстановления LIB после предварительной обработки.
В зависимости от физических свойств конкретной батареи этот метод можно использовать в любой точке мира. Корпуса батарей, электроды и мембраны, несущие электролиты, в целях безопасности обрабатываются отдельно. Это также обеспечивает высокую степень извлечения в гидрометаллургических или пирометаллургических процессах.
Весь процесс обычно включает выщелачивание и восстановление. Обычно он делится на кислотное выщелачивание и биологический процесс метода.
Чжан и др. (1998) зафиксировали 99-процентное извлечение Co и Li в процессе кислотного выщелачивания. Нан и др. (2005) зафиксировали извлечение меди на уровне 98%. Извлечение в гидрометаллургии сильно отличается от пирометаллургии.
Пирометаллургический процесс
Другой современный процесс — пирометаллургия. Он в основном используется в процессе коммерческого восстановления. Обычно используемый подход аналогичен плавке руды. Молекулярные ЛИА разбирают на отдельные ячейки, а затем помещают в нагревательную печь.
Процессы предварительного нагрева, пиролиза и плавки последовательно применяются для уменьшения заряда батарей. Температуру в зоне предварительного нагрева поддерживают на уровне 300 градусов Цельсия, а в зоне пиролита - выше 700 градусов Цельсия.
Прямая физическая переработка
Существует также процесс прямого восстановления для удаления полезных компонентов LIB. Этот метод исключает использование химикатов.
Батареи разряжаются и разделяются на тысячи ячеек. Затем маленькие клетки обрабатывают сверхкритическим CO2. Электролиты извлекаются и обрабатываются в том же процессе.
Как при температуре, так и под давлением CO2 удаляется из электролита, что позволяет регенерировать электролит. Отсюда клетки разделяются, разбиваются и сортируются. По завершении процесса катодные материалы собираются и используются для других целей.
Процесс переработки литий-ионных аккумуляторов
Восстановление ценных катодно-активных материалов, используемых в ЛИА, осуществляется четырьмя различными методами. Есть механический процесс, пирометаллургия, гидрометаллургия и прямая физическая переработка. Метод можно использовать отдельно или в сочетании с другим. Например, в пирометаллургии может потребоваться гидрометаллургический процесс для извлечения таких ценных элементов, как кобальт и никель.
Гидрометаллургия считается наиболее уникальным и эффективным методом. Он экологически безопасен благодаря низкому энергопотреблению, эффективной реакции, повторному использованию некоторых выщелачивающих химикатов, низкому выбросу газа и высокой концентрации извлечения металла.
Вот общие используемые шаги:
Предварительная обработка
Этот процесс используется для отделения материалов электролита от батарей. Затем следует гидрометаллургический процесс.
Разрядка
Этот процесс имеет решающее значение, поскольку он снижает вероятность короткого замыкания и самовозгорания. Поэтому важно полностью их разрядить.
Механическое разделение
Теперь, когда батарея полностью разобрана, ее разбирают вручную, отделяя катод, анод, сепаратор, сталь и пластик. Из-за сложности этого процесса более экономичными могут оказаться дробление, просеивание, магнитная сепарация.
Растворение
Это отделение катодно-активных материалов от фольги AI.
Ультра-стирка
Это взрыв мелких пузырьков, который восстанавливает катодно-активные материалы.
Термическая обработка
Этот метод используется для удаления полимеров PVDF и сажи из материала катода.
Опасности, связанные с утилизацией литий-ионных аккумуляторов
Литиевые батареи содержат химические компоненты, представляющие угрозу для окружающей среды. Они считаются опасными и упаковываются с аналогичными предметами даже во время путешествий. И именно поэтому требуется правильная утилизация и переработка.
Оставить сообщение
Мы скоро свяжемся с вами
