Laut Statistik im Jahr 2000 ist der Verbrauch der Lithium-Ionen-Batterie der Welt 500 Millionen im Jahr 2015 erreicht 7 Milliarden. Da die Lithium-Ionen-Batterielebensdauer begrenzt ist, auch eine große Anzahl von verbrauchten Lithium-Ionen-Batterien produziert. China als die Beispiel 2020 des ausrangierten Lithium über 25 Milliarden, das Gesamtgewicht von mehr als 500.000 Tonnen. ternäres Material Batterien, beispielsweise eine positive Elektrode, die eine große Menge eines Edelmetalls enthält, wobei das Kobalt aus 5 bis 20%, 5 bis 12% Ni, Konten für 7 bis 10% Mangan, Lithium für 2-5% und 7% der Kunststoff accounting, der größte Teil des Metalls ein seltenes Metall enthalten ist, sollte vernünftigerweise rezykliert werden. beispielsweise Kobalt als strategische Ressource, ist weit verbreitet in verschiedenen Bereichen verwendet, Neben Lithiumbatterien und Hochtemperaturlegierungen etc. lässt sich folgern, dass die Edelmetallgewinnung enorm ist.
Eine Batterie Sendungen von Daten, wie unten, mit kommerziellem Service 3 Jahren nach gezeigt, 5 Jahren Projektionen Passagier-Service, werden 2018 eine stillgelegte Kraft Lithium-Batterie Spurt erleben. Diese Batterien nach unten Stilllegung Es gibt zwei Arten von typischen Folgepfaden, entweder Schritt für Schritt oder direktes Materialrecycling.
Batterie-Sendungen Statistik
1-stufige Nutzung und Rohstoffgewinnung
Stilllegung von Kraft Lithium-Batterie, nehmen Sie die Straße Echelon verwendet, dann wird das Material nach dem Gebrauch von Echelon zurückgeführt wird; direkte stoffliche Verwertung ist auch geringe Mengen, keine Geschichte untersucht werden, und so scheiterte Sicherheitsüberwachung.
Streben nach wirtschaftlicher Effizienz ist die treibende Kraft und soziales Verhalten. Logisch, der Echelon Gebrauch kann die Batterie verwendet werden, um den Wert zu weniger Wartungskosten zu senken, Rückgewinnung von Rohstoffen zu tun, ist es, den Wert der Batterie zu maximieren. Aber die Realität ist, frühe Batterie schlechte Rückverfolgbarkeit, Qualität, Modell uneben. nehmen Echelon Vorteil der frühen Batterie mit hohem Risiko, hohes Risiko, ohne Kosten und damit kann gesagt werden, in den frühen Batterierecycling Batterie Ort mit hoher Wahrscheinlichkeit den wichtigsten Rohstoff zu erholen.
Abfall-Batterie-Recycling-Industrie-Kette
2 positives Elektrodenmaterial Wertvolles Metall Extraktionsmethode
Er den Rückgewinnungsstrom Lithium-Batterie, in der Tat nicht vollständig in den verschiedenen Materialien der Art von Batterie positives Elektrodenmaterial hauptsächlich aus recyceltem recycelten: ein Lithiumkobaltoxid, Lithiummanganoxid, ternären Lithium, Lithiumeisenphosphat.
Batterie positive Elektrodenmaterialkosten der Zelle durch die Kosten von mehr als 1/3 belegt, mehr Strom und der negativen Elektrode Kohlenstoffmaterial wie Graphit, Siliziumkarbid und Lithiumtitanat Li4Ti5O12 weniger negativ Si / C-Anwendungen, die den Batteriestrom für die Technik primären Wiedergewinnungs Es ist Batteriekathodenmaterialwiederverwertung.
Abfallrecyclingverfahren sind Lithium-physikalischen, chemischen und biologischen Methoden drei Kategorien. Im Vergleich zu anderen Methoden, aufgrund seiner geringen Energieverbrauch Hydrometallurgie wird eine hohe Reinheit und Erholung Effizienzvorteile als ideal sein Die Recycling-Methode.
2.1 Physisches Recht
Physikalische Methoden für die Lithium-Ionen-Batterien sind mit physikalischem und chemischen Reaktionsprozess behandelt. Gemeinsame physikalische und chemische Behandlungsmethoden primär mechanisches Schleifen und Flotation gebrochen.
1) Broken Flotation Methode
Flotation gebrochen wird unter Verwendung der Differenz in den physikalisch-chemischen Eigenschaften des Oberflächenmaterials wird ein Verfahren zur Trennung, das heißt, zunächst eine Lithium-Ionen-Batterie vervollständigen wird zerkleinerte Abfall, nach dem Sortieren, das erhaltene Elektrodenmaterialpulver wärmebehandelt wird, um das organische Bindemittel zu entfernen, Schließlich Trennung Flotation gemäß Unterschieden in der Hydrophilie Lithiumkobaltoxid und Graphitoberfläche des Elektrodenmaterialpulver, wodurch ein Lithium-Kobalt-Verbindungspulver einfache Rückgewinnung Zerkleinerungs Flotationsverfahren, Lithiumkobaltoxid kann wirksam mit einem Kohlenstoffmaterial getrennt werden, und Lithium, aber relativ hohe Rückgewinnung von Kobalt aufgrund verschiedener Substanzen gebrochen wird alle gemischt worden ist, die nachfolgende Abtrennung und Gewinnung von Kupfer, Aluminium und die Metallhülle Fragmente verursachten Schwierigkeiten;., und leicht gebrochen, weil der Elektrolyt LiPF 6 ist mit H2O umgesetzt HF zu erzeugen Flüchtige Gase, wie die Umweltverschmutzung, müssen auf die Zerkleinerungsmethode achten.
2) Mechanisches Schleifverfahren
Mechanisches Polieren ist mechanisches Polieren unter Verwendung von Wärmeenergie erzeugen Ursachen das Elektrodenmaterial mit dem Schleifmittel reagiert, ein Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenmaterials in einer Bindung Lithiumverbindung ursprünglich auf dem Stromkollektor umgewandelt wird in die Mahlhilfsmittel aus verschiedenen Arten von Materialien gewonnen Salze Staffelung, kann eine höhere Ausbeute :. Co Gewinnungsrate 98%, Li Rückgewinnung von 99% mechanische Polierverfahren ist auch ein wirksames Verfahren zur Abfall Lithium-Ionen-Batterien und Lithium-Kobalt-Rückgewinnung durchgeführt werden, wobei das Verfahren relativ einfach ist, , aber die Anforderungen an das Instrument sind hoch, und es ist leicht, den Verlust von Kobalt- und Aluminiumfolie zu verursachen.
2.2 Chemische Methode
Chemische Methode ist die Verwendung von chemischen Reaktionsprozess von Lithium-Ionen-Batterien, im Allgemeinen in pyrometallurgischen und hydrometallurgischen Methoden unterteilt.
1) Pyrometallurgie
Pyrometallurgischen, bekannt als metallurgisches Verbrennungs- oder trocken, Hochtemperaturverbrennung durch die Entfernung des organischen Bindemittels in dem Elektrodenmaterial, während die Metallverbindung, und wobei die Oxidations-Reduktionsreaktion, die in Form eines niedrigsiedenden rückgewonnene Metall kondensierte und Verbindungen davon, ein Metallsieb von Schlacke verwendet wird, pyrogene, magnetische oder chemische Mittel und dergleichen für das Recycling. pyrometallurgischen weniger anspruchsvoll auf das Material des Bauteils, komplexeren Verfahren geeignet für große Batterie, aber wird sicher Verbrennung erzeugen Ein Teil des Abgases belastet die Umwelt, und die Hochtemperaturbehandlung erfordert ebenfalls eine hohe Ausrüstung.Zur gleichen Zeit muss auch die Reinigungs- und Recyclingausrüstung erhöht werden, und die Behandlungskosten sind höher.
2) Hydrometallurgie
Hydrometallurgy gelöst wird selektiv mit einem geeigneten chemischen Mitteln in der Abfalllithiumionenbatterie positives Elektrodenmaterial, und ein Verfahren zum Metallelement in der Laugungslösung abgetrennt. Hydrometallurgisches Verfahren besser geeignet für das Recycling von Abfällen kann Zusammensetzung chemische relativ zu einer einzelnen Lithium-Batterie, sind Alleine verwendet, kann es auch in Verbindung mit Hochtemperatur-Metallurgie verwendet werden, niedrige Anforderungen an die Ausrüstung, niedrige Prozesskosten, ist eine sehr ausgereifte Behandlungsmethode, geeignet für das Recycling von kleinen und mittleren Abfall Lithium-Ionen-Batterien.
2.3 Biologische Methoden
Biologische Forschung ist auch derzeit metallurgisches Verfahren, bei dem durch einen Mikroorganismus Pilz Stoffwechselprozesse unter Verwendung von selektivem Auslaugen von Kobalt zu erreichen, ist ein Metallelement, wie Lithium. Biological geringer Energieverbrauch, niedrig Kosten, und die Mikroorganismen wiederverwendet werden kann, geringe Umweltverschmutzung , aber die harten Bedingungen Kultivierung der Mikroorganismus Pilzkultur für eine lange Zeit erfordern, verbessert die geringe Effizienz der Laugung wird weiter.
2.4 Eisenphosphatrückführung teilweise gestört
In verschiedener Leistungslithiumbatterie, Material Lithiumeisenphosphat Kathode nur frei von Edelmetallen, vor allem aber aus Aluminium, Lithium, Eisen, Phosphor und Kohlenstoffelementen. Aus diesem Grunde Unternehmen gewonnen Zersetzung von Lithiumeisenphosphat ist nicht begeistert Für das Recycling von Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien gibt es wenige gezielte Studien.
Gewöhnlich Behandlung des Lithiumeisenphosphat, die gesamte Batterie durch mechanische Pulverisierung oder NMP mit einer starken Base, polares organisches Lösungsmittel zum Auflösen und Trennen von Aluminium darin, ist die verbleibende Material LiFePO4 und Kohlenstoffpulver-Mischung. Zu diesem Gemisch eingeführt wird, Li, Fe , P das molare Verhältnis dieser drei Elemente in dem Material, und dann durch die Kugel unter einer Inertatmosphäre Vermahlen, neu zu synthetisieren LiFePO4 Material nach Kalzinierungstemperatur, verglichen mit dem Lithiumeisenphosphat Kathodenmaterial zuerst synthetisiert wird, die Kapazität des Materials einzustellen , Ladungs-Entladungs-Charakteristika verringert werden. das Versagen der Lithiumeisenphosphats Katodenmaterial Oxidationszersetzung, Rückgewinnung von Lithium, Eisen, Phosphor, Kohlenstoff wird zurückgewonnen und erneut verwendet wurde Pfad zugrunde liegende Ursachen.
Studie, obwohl klein, war immer jemand, es zu tun. Zum Beispiel möchte ich das Makro schön und entwickelte so ein Verfahren unter Verwendung von Phosphorsäure Laugung Systemausfall Lithium-Eisen-Phosphat-Kathodenmaterials, um besser zu hohen Effizienz, niedrig Kosten Methode der Abfallemissionen auf Null zu erreichen Lithium, Eisen Trennwirkung, umfassende Gewinnung von Lithium, Eisen, Phosphor, Kohlenstoff.
3 Hydrometallurgie ist derzeit die Hauptanwendungs-Technologie
Wie durch das Studium im Ausland für ein Lithium-Ionen-Batterie-Recyclingverfahren, geringe physikalische Chemie Gewinnung von Lithium-Ionen-Batterie Erholung gesehen werden; Chemische Verfahren im Allgemeinen, eine breite Palette von Anwendungen, ein relativ machbar, obwohl biologischer Umgebung, aber die gewünschten zu lang, bis zu einem weiteren Untersuchung zahlreicher Studien über die chemischen Verfahren zeigten, dass: eine einzige pyrometallurgischen nicht so gut elektrochemischen Eigenschaften von recycelten Materialien durch hydrometallurgische verfügbar, erfordert aber eine Menge von Agenten über eine einzige hydrometallurgischen Erholung nicht geeignet ist Großindustrialisierung.
Im Vergleich dazu ist die aktuelle hydrometallurgischen Extraktionsverfahren einer relativ gute Gesamtleistung für eine Klassenmethode, Säurelaugung der wichtigste Teil. Sein Hauptzweck ist der Wirkstoff in der Vorbehandlung auf das Zielmetall in der Laugungslösung übertragen wird, zu erleichtern, wurde in der Laugung verwendet, um die anschließende Trennung und Wiederherstellungsprozess der traditionellen starker anorganischer Säuren (HCl, HNO3 und H2SO4) weit verbreitet. Allerdings wird die Auslaugungsprozess durch toxische Gase wie Cl 2, sO 3 und Nx andere Umweltgefahren einhergehen. so in den letzten Jahren haben Forscher über die Rolle von organischen Säuren (Citronensäure, Oxalsäure, Ascorbinsäure, etc.) in die Laugung. im Vergleich zu herkömmlichen anorganischen Säure, organischen Säure Auslaugung zur gleichen Zeit erfüllen die hohen Effizienz reduzieren die beiden Paare von der Umgebung zu konzentrieren begonnen Sekundäre Verschmutzung.
Die Hauptschritte einer typischen Nassextraktion sind: Vorbehandlung → Säureauslaugung → Auslaugungslösungsauswaschung → Trennung und Extraktion → Elementarausfällung.
3.1 Vorverarbeitung grundlegender Schritte
Entsorgen Sie die gebrauchte Lithiumbatterie in Salzwasser, entfernen Sie die äußere Verpackung der Batterie und entfernen Sie die Metallhülle, um die innere Zelle zu erhalten.Die negative Elektrode ist an der Oberfläche der Kupferfolie befestigt und die positive Elektrode ist an der Aluminiumfolie befestigt. Auf der Oberfläche ist der Separator ein organisches Polymer, der Elektrolyt haftet an der Oberfläche der positiven und negativen Elektroden und ist eine organische Carbonatlösung von LiPF6.
3.2 Eine typische Extraktionsoperation
Von einer vollständigen Zelle, nach der Vorbehandlung, der Rohstoff verarbeitet wird pulvrige verschiedene Prozesse zu werden, große Unterschiede typische nachfolgende Verarbeitungseinrichtung Nassextraktionsschritt wie folgt, aus dem Dokument ‚6‘, fühlt ..:
1) LiCoO2-Elektrodenpulver wird zu der Schwefelsäurelösung gegeben, wobei ein spezifisches Fest-Flüssig-Verhältnis beibehalten und mechanisch gerührt wird;
2) Nach dem Ultraschall-Auslaugen für 60 Minuten, entfernen Sie den Rückstand und messen Sie die Konzentration jedes Metalls im Sickerwasser;
3) Dann wird Ammoniumbicarbonatlösung zugegeben, um den pH-Wert des Sickerwassers einzustellen.Nach dem Stehen und Filtern wird eine kleine Menge Na2S-Lösung zugegeben, um Kupfer zu entfernen;
4) Verwenden eines P507-sulfonierten Kerosinsystems zum Extrahieren von Cobalt und Strippen mit H 2 SO 4, um eine hochreine Kobaltsulfatlösung zu erhalten;
5) Nach der NaOH-Lösung wurde zum Sieden erhitzt und Cobalt, Cobalt-reiche Lösung wurde zu der Basislösung hinzugefügt, bis die Kobaltlösung eine große Menge an blauem Niederschlag zu erzeugen;
6) Versiegele die Mündung des Becherglases Nach dem Stehenlassen für 5 Minuten wandelt sich der blaue Niederschlag vollständig in rosa gefälltes Natriumhydroxid und Kobalt um;
7) wurde mehrmals gewaschen wurde Ethanol als Dispersionsmittel zugesetzt, nachdem die Alterung wurde filtriert, der Filterkuchen erhalten wird, nachdem in einem Muffelofen calciniert und bei 105 platziert ℃ Substanz Trocknen schwarzes Pulver Trikobalttetroxid zu erhalten.
4 Technologietrends
Key wird in der Batterie für das Edelmetall, andere Materialien wie beispielsweise einen relativ kostengünstig ignoriert Elektrolyten, Abscheider, usw. gewonnen, konnte nicht systematisch ganze Batterie zurückgewonnen werden.
Technologie auch außerhalb des Mainstream-Ansatz wurde gemeldet, die die Rückgewinnung von anderen Elementen des Ende 2016 beinhaltet, das sich auf die Förderung der wissenschaftlichen und technologischen Errungenschaften der Tsinghua University Center hat auf das „Acetaldehyd Essigsäure Chemical“ -Magazin eine Nachricht, die sagt, sein Team entwickelten eine ‚Macht Schnellspanner Lithium und eine Lithium-Kobalt-Kurzrecyclingtechnologie‘können eine Lithium-Batterie effizient Edelmetalle, Kupfer, Aluminium Metallrückgewinnung mehr als 98%, Kobalt, Lithium-Metall-Rückgewinnung von mehr als 95% extrahiert werden.
Ferner wird einen integrierten Ansatz, der vorgeschlagen hoch, Kit „Status Abfallrecycling Fahrzeugleistung mit einer Lithium-Ionen-Batterie“, die der Artikel, die Idee der Nutzung verschiedener Methoden Stärken. Gemeinsame Verarbeitungsverfahren d ‚Nassbehandlung + Feuer vorgeschlagen Verfahren Säure + Metall ausfällt apos Strecke zurückgewonnen, die durch Säureauslaugung wertvolle Metalle Laugung, die in erster Linie üblichen starke anorganische Säuren verwendete Säure (HCl, H2SO4 und HNO3, etc.), aber eine anorganische Säure, große Ausrüstung Korrosions , auf dem menschlichen Körper groß ist, ist es empfehlenswert, moderate Eigenschaften von organischen Säuren verwendet wird (einschließlich Apfelsäure, Oxalsäure und Ascorbinsäure) an Ort und Stelle, so dass nicht nur umweltfreundlich, sondern auch einen Teil der organischen Säure reduzierende Eigenschaften aufweist, kann die traditionelle ‚eine anorganische Säure ersetzen + Reduktionsmittelsystem.
5 Zusammenfassung
Das aktuelle Leistung Lithium-Batterie-Recycling-Verhältnis ist immer noch relativ gering. Im letzten Bericht, den Anteil der Energie Lithium-Batterie-Recyclings in unserem Land etwa 10% des Blei-Säure-Batterie-Industrie Vergleichs zu sehen, ist der Anteil Chinas Erholung von rund 30%, während der Vereinigten Staaten Die Zahl hat 90% überschritten, es kann gesagt werden, dass "Kreislaufwirtschaft". Umgewandelt ist es ein riesiger Marktplatz.
Allerdings ist die direkte Antriebskraft Recycling von gebrauchten Batterien, oder wenn Recyclingmaterialien reduzieren Batteriekosten für die gesamte Branche eine nützliche Rolle bei der Recycling-Kosten spielen, Recycling-Materialien können Fluss von Altbatterien aus Recycling glätten, um wirklich ‚wollen, dass ich tun "Die Änderung zu" Ich tue "kam. Da die Dateninformationen bei weitem nicht genug sind, gibt es keine Möglichkeit herauszufinden, wo genau dieser Wendepunkt liegt. Wir können nur sagen, dass die Wahrheit ein solcher Grund ist.
