Segundo as estatísticas, em 2000 o consumo de bateria de lítio-ion do mundo é de 500 milhões, em 2015 chegou a 7 bilhões. Desde que a vida útil da bateria de iões de lítio é limitada, um grande número de baterias de lítio-íon passou também irá produzir. China como o exemplo 2020 do lítio descartados ao longo de 25 mil milhões, o peso total de mais de 500.000 toneladas. baterias ternária do material, por exemplo, um eléctrodo positivo, que contém uma grande quantidade de um metal nobre, em que o cobalto de 5 a 20%, de 5 a 12% de Ni, contas de 7 a 10% de manganês, lítio representando 2-5% e 7% de plástico, a maior parte do metal é um metal raro contido, deve ser razoavelmente reciclados. por exemplo, o cobalto como um recurso estratégico, é amplamente usado em diversos campos, além disso, existem ligas de lítio de alta temperatura, etc, podem ser calculados, a quantidade de recuperação do metal nobre é enorme.
A carregamentos de baterias de dados como mostrado abaixo, de acordo com o serviço comercial 3 anos, 5 anos projecções do serviço de passageiros de 2018 vai experimentar um surto de bateria de lítio de energia desativada. Estas baterias para baixo desmantelamento tipicamente segue o caminho existem dois tipos, ou usando directamente um escalão de recuperação de material.
Estatísticas de envio de bateria de energia
1 etapa de utilização e recuperação de matéria-prima
Baterias de lítio que foram descomissionadas para uso de energia, e são usadas para acesso rodoviário, são recicladas depois que são usadas, a reciclagem direta de material é muito pequena, sem histórico, o monitoramento de segurança não é qualificado, etc.
Busca da eficiência econômica é a força motriz e comportamento social. Logicamente, o uso escalão, a bateria pode ser usado para reduzir o valor para menos custos de manutenção, recuperação de matérias-primas para fazer, é maximizar o valor da bateria. Mas a realidade é, bateria cedo pobre rastreabilidade, qualidade, modelo desigual. escalonada tirar proveito da bateria inicial de alto risco, alto risco de exclusão dos custos e, assim, pode-se dizer, na reciclagem de baterias cedo, lugar da bateria uma alta probabilidade de recuperar a principal matéria-prima.
Cadeia de reciclagem de resíduos de baterias
2 material de eléctrodo positivo extracção de metais valiosos
Atualmente, a recuperação de baterias de lítio não atinge a reciclagem completa de vários tipos de materiais em toda a bateria.Os tipos de materiais catódicos incluem principalmente: cobalto de lítio, manganato de lítio, ternário de lítio e fosfato de ferro lítio.
Bateria custo material de eléctrodo positivo da célula ocupada pelo custo de mais do que 1/3, mais actual e o material de carbono eléctrodo negativo, tal como grafite, carboneto de silício e de titanato de lítio Li4Ti5O12 aplicações menos negativos Si / C, a corrente da bateria para a técnica de recuperação primária É a reciclagem do material do cátodo da bateria.
Os métodos de reciclagem de baterias de lítio usadas incluem principalmente métodos físicos, métodos químicos e métodos biológicos.Em comparação com outros métodos, a hidrometalurgia é considerada ideal, devido ao seu baixo consumo de energia, alta eficiência de recuperação e alta pureza do produto. O método de reciclagem.
2.1 Lei Física
O método físico utiliza o processo de reação física e química para processar a bateria de íons de lítio.Os métodos comuns de tratamento físico são principalmente flotação interrompida e moagem mecânica.
1) método de flotação quebrado
A flotação é quebrado a partir da diferença nas propriedades físico-químicas do material de superfície é um método de separação, resíduos isto é, primeiro a completar uma bateria de lítio é esmagada, após separação, o pó de material de eltrodo obtido é para remover o ligante orgânico tratado termicamente finalmente flotação de separação de acordo com as diferenças de óxido de cobalto e lítio e hidrofilicidade da superfície de grafite para o pó de material de eltrodo, recuperando-se assim um composto de cobalto e lítio em pó simples esmagando processo de flotação, o óxido de cobalto e lítio podem ser separados eficazmente com um material de carvão e lítio, mas relativamente alta recuperação de cobalto quebrado devido a várias substâncias foram todos misturados, a subsequente separação e recuperação de cobre, alumínio e os fragmentos de conchas metálicas causou dificuldades;., e facilmente quebrado porque o LiPF6 electrólito é feito reagir com H2O para produzir HF Gases voláteis, como a poluição ambiental, precisam prestar atenção ao método de britagem.
2) moagem mecânica
O polimento mecânico é polimento mecânico usando energia térmica gerada faz com que o material do eléctrodo reage com o abrasivo, um método para fabricar um material de eléctrodo num laço composto de lítio originalmente sobre o colector de corrente é convertido nos seus sais recuperados moagem auxílio de diferentes tipos de materiais taxa diferenciada, uma recuperação mais elevada pode ser feito :. taxa de recuperação de 98% de Co, Li recuperação do método de polimento mecânico 99% é também um método eficaz para a baterias de iões de lítio e cobalto resíduos de lítio de recuperação, o qual processo é relativamente simples , mas os requisitos do instrumento são altos, e é fácil causar a perda de recuperação de cobalto e alumínio.
2.2 Método químico
processo de reacção química é o uso de um método químico de processamento de uma bateria de iões de lítio é geralmente classificado em pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos dois métodos.
1) pirometalurgia
Pirometalúrgico, conhecida como a incineração ou metalúrgico, a incineração a alta temperatura seca pela remoção do aglomerante orgânico no material do eléctrodo, enquanto que o composto de metal e em que a reacção de redução-oxidação, o metal recuperado sob a forma de um baixo ponto de ebulição e condensado compostos destes, utilizando um crivo de metal de escória, pirogenada, meios magnéticos ou químicos, e semelhantes, para reciclagem. pirometalúrgico menos exigente sobre o material do componente, o processo mais complexo adequado para a bateria de grande escala, mas, certamente, produzir combustão parte do impacto ambiental, e de processamento de alta temperatura requisitos do aparelho também é alta, mas também a necessidade de aumentar o equipamento de purificação e recuperação, os elevados custos de processamento.
2) hidrometalurgia
Hidrometalurgia Dissolve-se selectivamente com um agente químico adequado no material positivo eléctrodo bateria de iões de lítio resíduos, e um método de elemento de metal na solução de lixiviação separada. Processo hidrometalúrgico mais adequado para a reciclagem de resíduos químicos composição em relação a uma única bateria de lítio, pode ser utilizado isoladamente ou podem ser utilizados em conjunto com o, pedido facilidade, baixo custo de processamento pirometalúrgico, é um método de processamento muito sofisticado adequado para reciclagem em pequena escala de bateria de lítio utilizada.
2.3 Métodos biológicos
As pesquisas biológicas é também método actualmente metalurgia em que usando um fungo microrganismo processos metabólicos para conseguir a lixiviação selectiva de cobalto, um elemento de metal, tal como lítio. biológica consumo baixo de energia, baixo custo, e os microorganismos podem ser reutilizados, pequena poluição No entanto, o cultivo de fungos microbianos requer condições adversas, longo tempo de incubação, baixa eficiência de lixiviação e o processo precisa de melhorias adicionais.
2.4 Irregularidade parcial da reciclagem de fosfato de ferro
Em vários energia da bateria de lítio, fosfato de material de cátodo de ferro de lítio só livre de metais preciosos, mas principalmente composto de alumínio, lítio, ferro, fósforo e carbono elementos. Por esta razão, as empresas recuperado decomposição de fosfato de ferro de lítio não é entusiasta Para a reciclagem da bateria de lítio-fosfato de ferro, há poucos estudos direcionados.
Normalmente, o tratamento do fosfato de ferro de lítio, toda a bateria por pulverização mecânica, ou NMP com uma base forte, um solvente orgânico polar para dissolver e separar alumínio aí, é a mistura de material de LiFePO 4 e pó de carbono remanescente. A esta mistura é introduzida Li, Fe material de LiFePO 4, P para ajustar a relação molar destes três elementos no material, e, em seguida, por moinho de bolas, sob uma atmosfera inerte, para re-sintetizar após a temperatura de calcinação, em comparação com o material de fosfato de cátodo de ferro de lítio é sintetizado pela primeira vez, a capacidade do material , as características de carga-descarga são diminuídos. a falha do ferro de lítio a decomposição de materiais de fosfato de cátodo de oxidação, recuperando-se de lítio, ferro, fósforo, carbono é recuperado e reutilizado caminho causas subjacentes.
Estudo, embora pequeno, foi sempre alguém para fazê-lo. Por exemplo, eu desejo que o macro bonito e por isso desenvolveu um método usando material de ácido fosfórico lixiviação falha do sistema de lítio ferro fosfato cátodo, para melhor atingir alta eficiência, método de baixo custo de emissões de resíduos a zero Lítio, efeito de separação de ferro, recuperação abrangente de lítio, ferro, fósforo, carbono.
3 Hidrometalurgia é atualmente a principal tecnologia de aplicação
Como pode ser visto através do estudo no exterior por um processo de reciclagem de baterias de iões de lítio, a baixa recuperação química física recuperação de iões de lítio, os métodos químicos em geral, uma grande variedade de aplicações, uma relativamente viável; embora ambiente biológico, mas a desejada demasiado longo, enquanto se aguarda posterior estudo de numerosos estudos sobre o método químico mostrou que: um único pirometalúrgicos não tão boas propriedades electroquímicas de materiais reciclados por hidrometalúrgica disponível, mas requer uma grande quantidade de agentes através de uma única recuperação hidrometalúrgica não é adequado Industrialização em larga escala.
Em comparação, a corrente de processo hidrometalúrgico de extracção relativamente bom desempenho geral para um método de classe, lixiviação ácida é a parte mais importante. O seu principal objectivo é a substância activa no pré-tratamento é transferido para o metal alvo na solução de lixiviação, para facilitar a subsequente separação e processo de recuperação de ácidos tradicionais fortes inorgânicos (HCl, HNO3 e H2SO4) têm sido amplamente utilizados no processo de lixiviação. no entanto, o processo de lixiviação vai ser acompanhada por gases tóxicos, tais como Cl2, SO3 e Nx outros perigos ambientais. Assim nos últimos anos, os investigadores começaram a concentrar-se sobre o papel de ácidos orgânicos (ácido cítrico, ácido oxálico, ácido ascórbico, etc.) no processo de lixiviação. em comparação com o ácido inorgânico tradicional, a lixiviação de ácido orgânico, ao mesmo tempo conhecer a eficiência elevada pode reduzir os dois pares do ambiente Poluição secundária
Os principais passos de uma extração úmida típica são: pré-tratamento → lixiviação ácida → lixiviação de solução de lixiviação → separação e extração → precipitação elementar.
3.1 pré-processamento dos passos básicos
A bateria de lítio água residual descarregada em solução salina, para remover a embalagem da bateria, a remoção de metal no interior das baterias de aço obtida. As baterias do eléctrodo negativo, eléctrodo positivo, o separador, e da composição de electrólito. No eléctrodo negativo ligado à superfície de uma folha de cobre, uma folha de alumínio colada ao eléctrodo positivo superfície, a membrana é um polímero orgânico; electrólito ligado à superfície do eléctrodo positivo e negativo, uma solução de carbonato orgânico de LiPF6.
3.2 Uma operação típica de extração de lixiviação
A partir de uma célula completa, após pré-tratamento, a matéria prima a ser processado para se tornar em pó de diferentes processos, processamento de grandes diferenças típico subsequente significa passo de extracção molhado como se segue, a partir do documento '6', sentir ..:
1) pó de eletrodo LiCoO2 é adicionado à solução de ácido sulfúrico, mantendo uma relação sólido-líquido específica e agitando mecanicamente;
2) Após a lixiviação ultra-sônica por 60 minutos, remova o resíduo e meça a concentração de cada metal no lixiviado;
3) Em seguida, adicione solução de bicarbonato de amônio para ajustar o valor de PH do lixiviado Após ficar em pé e filtrar, adicione uma pequena quantidade de solução de Na2S para remover o cobre;
4) Utilizar o sistema querosene P507-sulfonado para extrair cobalto e decapagem com H2SO4 para obter uma solução de sulfato de cobalto de alta pureza;
5) Depois da solução de NaOH foi aquecida até à ebulição e cobalto, solução rica em cobalto foi adicionado para a solução de base, até que a solução de cobalto para gerar uma grande quantidade de precipitado azul;
6) Selar a boca do copo Depois de repousar durante 5 minutos, o precipitado azul transforma-se completamente em hidróxido de sódio precipitado cor-de-rosa e cobalto;
7) foi lavado várias vezes, o etanol foi adicionado como um dispersante após o envelhecimento foi filtrada, o bolo de filtração obtido após secagem a 105 ℃ substância colocada em um forno de mufla e calcinado, para se obter o pó preto tricobalt tetróxido.
4 Tendências Tecnológicas
Chave é recuperada na bateria para o metal nobre, outros materiais, tais como um electrólito ignorado relativamente barato, separador, etc, não pôde ser recuperado bateria todo sistemático.
A tecnologia também tem sido relatado fora da abordagem tradicional, que envolve a recuperação de outros elementos do final de 2016, com foco na promoção de realizações científicas e tecnológicas da Tsinghua University Center publicado na revista "Acetaldehyde Ácido Acético Chemical" uma mensagem que diz, sua equipe desenvolveram um 'poder lítio de libertação rápida e uma de lítio-cobalto tecnologia curto reciclagem', uma bateria de lítio pode ser eficientemente extraída metais preciosos, de cobre, a recuperação do metal de alumínio mais do que 98%, cobalto, lítio recuperação de metal mais do que 95%.
Além disso, propõe-se uma abordagem mais integrada, o "poder de veículo de reciclagem de resíduos de estado utilizando uma bateria de iões de lítio" proposto alta, Kit que o artigo, a ideia da utilização de vários métodos de forças. Método de processamento comum ou seja, 'tratamento por via húmida + Fogo ácido método + de metal precipita apos recuperado rota, que por lixiviação ácida processo de lixiviação de metais valiosos, o ácido utilizado principalmente ácidos inorgânicos fortes convencionais (HCl, H2SO4 e HNO3, etc), mas um ácido inorgânico tal corrosão grande equipamento , no corpo humano é grande, é recomendado o uso de propriedades mais moderadas de ácidos orgânicos (incluindo o ácido málico, ácido oxálico e ácido ascórbico) no lugar, de modo que não apenas amigo do ambiente, mas também parte do ácido orgânico tendo propriedades redutoras, pode substituir a 'um ácido inorgânico tradicional + Reduzir agente 'sistema.
5 Resumo
A relação atual de reciclagem de baterias de energia de lítio ainda é relativamente baixa. No último relatório para ver a proporção de reciclagem de baterias de energia de lítio no nosso país cerca de 10% de comparação indústria de baterias de chumbo-ácido, a proporção de recuperação de cerca de 30% da China, enquanto os Estados Unidos O número excedeu 90%, pode-se dizer que "economia circular". Virou-se, há um enorme espaço no mercado.
No entanto, a reciclagem força motriz direta de baterias usadas, ou se materiais reciclados reduzir os custos de bateria para toda a indústria desempenhar um papel útil no custo de reciclagem, materiais reciclados pode suavizar o fluxo dos resíduos de pilhas de reciclagem para realmente 'quer que eu faça 'transição para' eu 'se no conhecimento de que os dados não é suficiente, não há capacidade para calcular este ponto de viragem específica apareceu no que preço, só posso dizer que a verdade é essa a razão.
