Selon les statistiques, en 2000 la consommation de la batterie lithium-ion du monde est de 500 millions, en 2015 a atteint 7 milliards de dollars. Depuis la durée de vie de la batterie lithium-ion est limitée, un grand nombre de batteries lithium-ion passées produira également. Chine comme exemple 2020 du lithium mis au rebut de plus de 25 milliards de dollars, le poids total de plus de 500.000 tonnes. les piles de matériau ternaire, par exemple, une électrode positive qui contient une grande quantité d'un métal noble, dans lequel le cobalt de 5 à 20%, de 5 à 12% de Ni, représente 7 à 10% de manganèse, lithium représentant 2-5% et 7% de matière plastique, la majeure partie du métal est un métal rare contenue, devrait être raisonnablement recyclé. par exemple, le cobalt comme une ressource stratégique, est largement utilisé dans divers domaines, En plus des batteries au lithium et des alliages à haute température, etc. On peut en déduire que la récupération des métaux précieux est énorme.
Une livraisons de batterie de données comme indiqué ci-dessous, conformément aux services commerciaux 3 ans, 5 ans projections de service aux passagers, 2018 connaîtront une poussée de batterie au lithium de puissance hors service. Ces batteries jusqu'à la mise hors service Il existe deux types de trajectoires de suivi typiques, soit étape par étape, soit par recyclage direct des matériaux.
Statistiques sur les livraisons de batteries électriques
1 étape d'utilisation et de récupération des matières premières
Mise hors service de la batterie au lithium de puissance, prendre l'utilisation Echelon de route, le matériau est recyclé après utilisation d'Echelon, le recyclage des matériaux est trop directe de petites quantités, pas d'histoire à analyser, et donc pas suivi de la sécurité.
Poursuite de l'efficacité économique est la force motrice et le comportement social. Logiquement, l'utilisation Echelon, la batterie peut être utilisée pour réduire la valeur diminuée des coûts de maintenance, la récupération des matières premières à faire, est de maximiser la valeur de la batterie. Mais la réalité est, la batterie au début une mauvaise traçabilité, la qualité, le modèle inégal. echelon tirer profit de la batterie précoce du risque élevé, risque élevé de coûts à l'exclusion, et donc on peut dire, au début du recyclage des piles, le lieu de la batterie une forte probabilité de récupérer la matière première principale.
Chaîne de l'industrie du recyclage des déchets
Méthode d'extraction de métal précieux avec 2 matériaux d'électrode positive
Il a dit que la récupération puissance de la batterie au lithium en cours, en fait, ne pas entièrement recyclé à travers les différents matériaux du type de matériau d'électrode positive de la batterie essentiellement recyclé comprenant: un oxyde de cobalt de lithium, l'oxyde de manganèse de lithium, le lithium ternaire, le phosphate de fer et de lithium.
Batterie coût d'un matériau d'électrode positive de la cellule occupée par le coût de plus de 1/3, plus de courant et le matériau carboné pour électrode négative tel que le graphite, le carbure de silicium et des applications lithium titanate Li4Ti5O12 moins de Si / C négatif, le courant de la batterie pour la principale technique de récupération C'est le recyclage de matériel de cathode de batterie.
méthodes de recyclage des déchets sont des méthodes physiques, chimiques et biologiques lithium trois catégories. Par rapport à d'autres méthodes, en raison de ses hydrométallurgie à faible consommation d'énergie, les avantages de haute pureté et d'efficacité de récupération est considéré comme un idéal La méthode de recyclage
2.1 Droit physique
Les méthodes physiques pour les batteries au lithium-ion est traité par procédé de réaction chimique et physique. Méthodes de traitement physiques et chimiques ordinaires principalement brisées broyage mécanique et de flottation.
1) Méthode de flottation cassée
La flottation est brisée en utilisant la différence dans les propriétés physico-chimiques du matériau de surface est un procédé de séparation, à savoir, d'abord à compléter une batterie au lithium-ion est un déchet broyé, après le tri, la poudre de matériau d'électrode obtenue est traitée thermiquement pour éliminer le liant organique Enfin flottation de séparation selon l'une des différences dans l'oxyde de cobalt et de lithium hydrophilie et la surface de graphite de la poudre de matériau d'électrode, pour ainsi récupérer une poudre de composé de cobalt de lithium simple, procédé de flottation de broyage, l'oxyde de cobalt et de lithium peut être séparé efficacement avec un matériau de carbone et le lithium, mais la récupération relativement élevée de cobalt cassé en raison de diverses substances ont tous été mélangés, la séparation ultérieure et la récupération de cuivre, d'aluminium et les fragments de coque métalliques causé des difficultés;., et se brisent facilement parce que le LiPF6 de l'électrolyte est amené à réagir avec H2O pour produire HF et d'autres gaz volatils provoquent la pollution de l'environnement, ce sont les méthodes de perturbation noté.
2) Méthode de meulage mécanique
Le procédé de broyage mécanique est un procédé dans lequel l'énergie thermique générée par le polissage mécanique favorise la réaction entre le matériau d'électrode et l'abrasif, convertissant ainsi le composé de lithium initialement collé au collecteur de courant en sels dans le matériau d'électrode. Le taux est différent, et le taux de récupération plus élevé peut être atteint: 98% de récupération de Co et 99% de récupération de Li. La méthode de broyage mécanique est également efficace pour récupérer le cobalt et le lithium des batteries lithium-ion usagées. , mais les exigences de l'instrument sont élevées, et il est facile de provoquer la perte de récupération de cobalt et de feuille d'aluminium.
2.2 Méthode chimique
La méthode chimique est l'utilisation du processus de réaction chimique des batteries lithium-ion, généralement divisé en méthodes pyrométallurgiques et hydrométallurgiques.
1) pyrométallurgie
Pyrométallurgique, connu comme l'incinération métallurgique ou de l'incinération de température sèche, élevée par élimination du liant organique dans le matériau d'électrode, tandis que le composé métallique et dans lequel la réaction d'oxydation-réduction, le métal récupéré sous la forme d'un bas point d'ébullition condensé et des composés de ceux-ci, en utilisant un tamis métallique de laitier, de fumée, des moyens magnétiques ou chimiques et analogues pour le recyclage. pyrométallurgique moins exigeant sur le matériau du composant, procédé plus complexe adapté pour batterie de grande échelle, mais produira certainement combustion Une partie des gaz d'échappement pollue l'environnement, et le traitement à haute température nécessite également des équipements de haute qualité, tout en augmentant l'équipement de purification et de recyclage, et le coût du traitement est plus élevé.
2) Hydrométallurgie
Hydrométallurgie est dissous de manière sélective avec un agent chimique approprié dans le matériau de la batterie au lithium-ion de déchets d'électrode positive, et un procédé d'élément métallique dans la solution de lixiviation séparée. Procédé hydrométallurgique plus approprié pour le recyclage de la composition chimique des déchets par rapport à une seule pile au lithium, peut être Utilisé seul, il peut également être utilisé en conjonction avec la métallurgie à haute température, faibles besoins en équipement, faibles coûts de traitement, est une méthode de traitement très mature, adapté au recyclage des petites et moyennes batteries usagées au lithium-ion.
2.3 Méthodes biologiques
La recherche biologique est également méthode actuellement la métallurgie, dans lequel à l'aide d'un champignon du micro-organisme processus métaboliques pour réaliser la lixiviation sélective du cobalt, un élément métallique tel que le lithium. faible consommation d'énergie biologique, à faible coût, et les micro-organismes peut être réutilisé, petite pollution , mais les conditions difficiles nécessite la culture de la culture de champignon des micro-organismes pendant une longue période, la faible efficacité du processus de lixiviation d'améliorer encore.
2.4 Changement partiel de recyclage du phosphate de fer
Dans plusieurs batteries au lithium de puissance, matériau de cathode de phosphate de fer lithium ne exempte de métaux précieux, mais principalement composé d'éléments en aluminium, lithium, fer, phosphore et carbone. Pour cette raison, les entreprises récupérées décomposition de phosphate de fer lithium n'est pas enthousiaste . récupération de phosphate de fer de lithium, la recherche ciblée est relativement faible.
Habituellement, le traitement du phosphate de fer de lithium, l'ensemble de batterie par pulvérisation mécanique, ou NMP en utilisant une base forte, un solvant organique polaire pour dissoudre et séparer dans celle-ci l'aluminium, est le LiFePO4 de matériau restant et le mélange de poudre de carbone. A ce mélange, on introduit Li, Fe , P pour ajuster le rapport molaire de ces trois éléments dans le matériau, puis un broyeur à billes dans une atmosphère inerte, de re-synthétiser matériau LiFePO4 après que la température de calcination, par rapport au matériau de cathode de phosphate de fer de lithium est d'abord synthétisé, la capacité du matériau , les caractéristiques de charge-décharge sont diminuées. l'échec de la décomposition par oxydation du matériau de cathode de phosphate de fer de lithium, la récupération de lithium, le fer, le phosphore, le carbone est récupéré et réutilisé chemin causes sous-jacentes.
Étude, bien que petite, était toujours quelqu'un pour le faire. Par exemple, je souhaite la macro beau et ainsi mis au point une méthode utilisant un matériau de cathode de phosphate de fer lithium défaillance du système de lixiviation acide phosphorique, afin de mieux réaliser le rendement élevé, la méthode à faible coût des émissions de déchets à zéro lithium, de séparation de fer, le lithium de récupération complète, le fer, le phosphore, le carbone.
3 L'hydrométallurgie est actuellement la principale technologie d'application
Comme on peut le voir en étudiant à l'étranger pour un procédé de recyclage des batteries au lithium-ion, une faible chimie physique récupération récupération de la batterie au lithium-ion, les méthodes chimiques en général, une large gamme d'applications, une relativement possible, bien que l'environnement biologique, mais le désire trop longtemps, en attendant une étude plus approfondie de nombreuses études sur la méthode chimique a montré que: un seul pyrométallurgique pas aussi bonnes propriétés électrochimiques de matériaux recyclés par hydrométallurgie disponibles, mais nécessite beaucoup d'agents à travers une seule récupération hydrométallurgique ne convient pas Industrialisation à grande échelle.
En comparaison, le processus d'extraction hydrométallurgique actuelle relativement bonne performance globale pour une méthode de classe, la lixiviation acide est la partie la plus importante. Son objectif principal est la substance active dans le prétraitement est transféré au métal cible dans la solution de lixiviation, pour faciliter le processus de séparation ultérieure et la récupération des acides inorganiques traditionnels forts ont été largement utilisés (HCl, HNO3 et H2SO4) dans le processus de lixiviation. Cependant, le processus de lixiviation sera accompagné par des gaz toxiques tels que Cl2, SO3 et Nx autres risques environnementaux. Ainsi, Ces dernières années, les chercheurs ont commencé à se concentrer sur le rôle des acides organiques (acide citrique, l'acide oxalique, l'acide ascorbique, etc.) dans le processus de lixiviation. par rapport à l'acide minéral traditionnel, lessivage à l'acide organique en même temps répondre à la haute efficacité permet de réduire les deux paires de l'environnement Pollution secondaire
Les principales étapes d'une extraction humide typique sont: prétraitement → lixiviation acide → lixiviation de solution de lixiviation → séparation et extraction → précipitation élémentaire.
3.1 pré-traitement des étapes de base
La pile au lithium déchargé des eaux usées dans une solution saline, afin de retirer l'emballage de la pile, l'enlèvement de métal à l'intérieur des batteries en acier obtenu. Batteries électrode négative, l'électrode positive, un séparateur, et la composition de l'électrolyte. Dans l'électrode négative fixée à la surface d'une feuille de cuivre, une feuille d'aluminium collée à l'électrode positive Sur la surface, le séparateur est un polymère organique, l'électrolyte adhère à la surface des électrodes positives et négatives et est une solution de carbonate organique de LiPF6.
3.2 Une opération d'extraction de lixiviation typique
A partir d'une cellule complète, après prétraitement, la matière première à traiter pour devenir poudreux différents processus, de grandes différences de traitement ultérieur typique signifie étape d'extraction humide comme suit, à partir du document « 6 », sentir ..:
1) de la poudre d'électrode de LiCoO2 est ajoutée à la solution d'acide sulfurique pour maintenir un rapport solide-liquide spécifique et agitée mécaniquement;
2) Après une lixiviation ultrasonique pendant 60 minutes, retirer le résidu et mesurer la concentration de chaque métal dans le lixiviat;
3) Ensuite, ajouter une solution de bicarbonate d'ammonium pour ajuster la valeur du pH du lixiviat Après le repos et la filtration, ajouter une petite quantité de solution de Na2S pour enlever le cuivre;
4) l'utilisation d'un système de kérosène P507-sulfoné pour extraire le cobalt et l'extraction avec H2SO4 pour obtenir une solution de sulfate de cobalt de haute pureté;
5) Après que la solution de NaOH a été chauffé à l'ébullition et de cobalt, d'une solution riche en cobalt a été ajouté à la solution de base jusqu'à ce que la solution de cobalt pour produire une grande quantité de précipité bleu;
6) Sceller l'embouchure du bécher Après 5 minutes de repos, le précipité bleu se transforme complètement en hydroxyde de sodium précipité rose et en cobalt;
7) a été lavé plusieurs fois, de l'éthanol, on a ajouté comme dispersant après le vieillissement a été filtré, le gâteau de filtration obtenu après séchage à 105 ℃ substance placée dans un four à moufle et calciné, pour obtenir une poudre noire tricobalt tétroxyde.
4 Tendances technologiques
À l'heure actuelle, il s'agit principalement de la récupération des métaux précieux dans les batteries, qui ignore d'autres matériaux relativement peu coûteux tels que les électrolytes et les séparateurs, et qui ne parvient pas à récupérer systématiquement toute la batterie.
La technologie a également été signalé en dehors de l'approche traditionnelle, qui consiste à la récupération d'autres éléments de la fin de 2016, axée sur la promotion des réalisations scientifiques et technologiques de Tsinghua University Center a publié sur le magazine « Acétaldéhyde Acetic Acid Chemical » un message qui dit, son équipe a développé une « puissance lithium à libération rapide et un cobalt de lithium technologie court de recyclage », une batterie au lithium peuvent être efficacement extrait les métaux précieux, le cuivre, la récupération du métal d'aluminium supérieure à 98%, du cobalt, récupération du métal de lithium de plus de 95%.
En outre, il est proposé une approche plus intégrée, le projet de haut, Kit « alimentation du véhicule de recyclage des déchets d'état en utilisant une batterie lithium-ion » que l'article, l'idée de l'utilisation des différentes forces de méthodes. Méthode de traitement conjoint à savoir « traitement humide + Fire procédé acide + précipités récupérés métal apos route, qui par un procédé de lixiviation acide de lixiviation de métaux précieux, l'acide utilisé principalement des acides inorganiques forts classiques (HCl, H2SO4 et HNO3, etc.), mais un acide minéral tel grand corrosion de l'équipement , sur le corps humain est grande, il est recommandé d'utiliser des propriétés plus modérées d'acides organiques (y compris l'acide malique, l'acide oxalique et l'acide ascorbique) en place, de sorte que non seulement l'environnement, mais aussi une partie de l'acide organique ayant des propriétés réductrices, peut remplacer le traditionnel « un acide inorganique système + agent réducteur.
5 résumé
Le taux de recyclage actuel de la batterie électrique au lithium est encore relativement faible. Dans le dernier rapport pour voir la proportion de recyclage des batteries au lithium de puissance dans notre pays environ 10% de comparaison de l'industrie des batteries au plomb-acide, la proportion de la reprise de la Chine d'environ 30%, tandis que les États-Unis chiffre a plus de 90%, peut être considéré comme « l'économie circulaire » et l'a transformé plus, il est un espace immense marché.
Cependant, le recyclage de force motrice directe des piles usagées, ou si des matériaux recyclés à réduire les coûts de la batterie pour l'ensemble de l'industrie jouent un rôle utile dans le coût du recyclage, les matériaux recyclés peuvent lisser l'écoulement des piles usagées du recyclage vraiment veulent » que je fasse « transition vers » je fais « en sachant que les données ne suffit pas, il n'y a pas possibilité de calculer ce point tournant spécifique apparu sur ce prix, ne peut dire que la vérité est une telle raison.
