Según las estadísticas, en 2000 el consumo de batería de iones de litio en el mundo es de 500 millones, en 2015 llegó a 7 mil millones. Dado que la duración de la batería de iones de litio es limitada, un gran número de baterías de iones de litio gastadas también producirá. China como el ejemplo 2020 del litio desechado más de 25 mil millones, el peso total de más de 500.000 toneladas. ternarias pilas de material, por ejemplo, un electrodo positivo que contiene una gran cantidad de un metal noble, en el que el cobalto a partir de 5 a 20%, del 5 al 12% de Ni, cuentas por 7 a 10% de manganeso, litio que representa el 2-5% y 7% de plástico, la mayor parte del metal es un metal raro contenida, debe ser razonablemente reciclado. por ejemplo, el cobalto como un recurso estratégico, se utiliza ampliamente en diversos campos, Además de baterías de litio y aleaciones de alta temperatura, etc. Se puede deducir que la recuperación de metales preciosos es enorme.
A envíos de baterías de datos como se muestra a continuación, de conformidad con servicio comercial 3 años, 5 años proyecciones del servicio de pasajeros, 2018 experimentarán una aceleración de la batería de litio de energía fuera de servicio. Estas baterías abajo desmantelamiento Hay dos tipos de rutas de seguimiento típicas, ya sea paso a paso o reciclaje directo de materiales.
Estadísticas de envío de baterías de energía
1 paso de utilización y recuperación de materia prima
Las baterías de litio que se han desactivado para el uso de energía y se utilizan para el acceso por carretera se reciclan después de los pasos, la recuperación directa del material es demasiado pequeña, no hay historial disponible, la supervisión de seguridad no está calificada, etc.
Búsqueda de la eficiencia económica es la fuerza motriz y el comportamiento social. Como es lógico, el uso escalón, la batería se puede utilizar para reducir el valor a menos costes de mantenimiento, la recuperación de las materias primas que hacer, es maximizar el valor de la batería. Pero la realidad es que la batería temprana pobres trazabilidad, calidad, modelo desigual. escalón aprovechar temprana de la batería de alto riesgo, alto riesgo de exclusión de los gastos, y por lo tanto se puede decir, en el reciclaje de baterías temprano, el lugar de la batería una alta probabilidad de recuperar la materia prima principal.
Cadena de la industria de reciclaje de baterías de residuos
2 material de electrodo positivo método valioso de extracción de metal
Dijo batería de recuperación de potencia actual de litio, de hecho, no se recicla totalmente a lo largo de los diversos materiales del tipo de batería de material de electrodo positivo reciclado principalmente comprende: un óxido de litio y cobalto, óxido de manganeso y litio, litio ternario, fosfato de litio-hierro.
Batería coste material de electrodo positivo de la celda ocupada por el costo de más de un tercio, más actual y el material de carbono electrodo negativo, tal como grafito, carburo de silicio y titanato de litio Li4Ti5O12 aplicaciones menos negativos Si / C, la corriente de la batería para la técnica de recuperación primaria Es el reciclaje del material del cátodo de la batería.
métodos de reciclaje de residuos son litio métodos biológicos físicas, químicas y tres categorías. En comparación con otros métodos, debido a su bajo hidrometalurgia consumo de energía, de alta pureza y eficiencia de recuperación ventajas se considera que es un ideal El método de reciclaje.
2.1 Ley Física
El método físico utiliza el proceso de reacción física y química para procesar la batería de iones de litio. Los métodos comunes de tratamiento físico son principalmente la flotación rota y la molienda mecánica.
1) Método de flotación roto
La flotación es roto, utilizando la diferencia en las propiedades químicas físicas del material de la superficie es un método de separación, es decir, primero para completar una batería de iones de litio se tritura los residuos, después de la clasificación, el polvo de material de electrodo obtenida es para eliminar el aglutinante orgánico tratada térmicamente finalmente flotación separación de acuerdo con diferencias en óxido de cobalto de litio hidrofilicidad y superficie de grafito del polvo de material de electrodo, recuperando de este modo un polvo de compuesto de cobalto de litio sencilla trituración proceso de flotación, óxido de cobalto de litio puede separarse eficazmente con un material de carbono y litio, pero relativamente alta recuperación de cobalto roto debido a diversas sustancias han sido mezclados, la posterior separación y recuperación de cobre, aluminio y los fragmentos de cáscara de metal causados dificultades;., y se rompen fácilmente debido a que el LiPF6 electrolito se hace reaccionar con H2O para producir HF Los gases volátiles, como la contaminación ambiental, deben prestar atención al método de trituración.
2) Método de rectificado mecánico
pulido mecánico es pulido mecánico utilizando energía térmica generada hace que el material de electrodo reacciona con el abrasivo, un método para hacer un material de electrodo en un bono compuesto de litio originalmente en el colector de corriente se convierten en las sales recuperadas molienda ayuda de diferentes tipos de materiales tipo diferenciado, mayor recuperación se puede hacer :. tasa de recuperación de Co 98%, la recuperación de Li del método de pulido mecánico 99% es también un método eficaz para la baterías de iones de residuos de litio y cobalto de litio de recuperación, que proceso es relativamente simple , pero los requisitos del instrumento son altos, y es fácil causar la pérdida de la recuperación de cobalto y papel de aluminio.
2.2 Método químico
El método químico es el uso del proceso de reacción química de las baterías de iones de litio, generalmente divididas en métodos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos.
1) pirometalurgia
Pirometalúrgico, conocida como la incineración metalúrgico o en seco, de alta incineración temperatura de la eliminación del aglutinante orgánico en el material del electrodo, mientras que el compuesto de metal y en el que la reacción de oxidación-reducción, el metal recuperado en forma de un bajo punto de ebullición condensada y compuestos de los mismos, utilizando un tamiz de metal de la escoria, de pirólisis, medios magnéticos o químicos y similares para su reciclaje. pirometalúrgico menos exigente en el material del componente, proceso más complejo adecuado para la batería de gran escala, pero sin duda producir combustión Parte del gas de escape contamina el medio ambiente, y el tratamiento a alta temperatura también requiere un equipo alto. Al mismo tiempo, también necesita aumentar los equipos de purificación y reciclaje, y el costo de procesamiento es mayor.
2) Hidrometalurgia
Hidrometalurgia se disuelve selectivamente con un agente químico adecuado en la batería de iones de material de electrodo positivo de residuos de litio, y un método de elemento metálico en la solución de lixiviación separado. Proceso hidrometalúrgico más adecuado para el reciclado químico de residuos composición con respecto a una única batería de litio, puede ser Si se usa solo, también se puede usar junto con la metalurgia de alta temperatura, bajo requerimiento de equipo, bajo costo de procesamiento, es un método de tratamiento muy maduro, adecuado para el reciclaje de baterías de iones de litio de pequeño y mediano tamaño.
2.3 Métodos biológicos
investigación biológica es también método actualmente metalurgia en el que mediante el uso de un hongo microorganismo procesos metabólicos para lograr lixiviación selectiva de cobalto, un elemento de metal tal como litio. consumo Biológica bajo consumo de energía, bajo costo, y los microorganismos puede ser reutilizado, pequeña contaminación ; pero las duras condiciones requiere el cultivo del cultivo de microorganismos hongo por un largo tiempo, la baja eficiencia del proceso de lixiviación a mejorarse aún más.
2.4 Parálisis parcial de reciclaje de fosfato de hierro
En diversas batería de litio de energía, hierro material del cátodo de fosfato de litio sólo libre de metales preciosos, pero principalmente compuesta de elementos de aluminio, litio, hierro, fósforo y carbono. Por este motivo, las empresas recuperaron descomposición del fosfato de litio-hierro no es entusiasta Para el reciclaje de la batería de fosfato de hierro y litio, existen pocos estudios específicos.
Por lo general, el tratamiento del fosfato de litio-hierro, toda la batería por pulverización mecánica, o NMP usando una base fuerte, disolvente orgánico polar para disolver y separar el aluminio en el mismo, es la mezcla de material de LiFePO4 y polvo de carbono restante. A esta mezcla se introduce Li, Fe material de LiFePO4, P para ajustar la relación molar de estos tres elementos en el material, y luego mediante molienda con bolas en una atmósfera inerte, para volver a sintetizar después de temperatura de calcinación, en comparación con el material del cátodo de fosfato de litio y hierro se sintetiza primero, la capacitancia del material , las características de carga-descarga se reducen. el fracaso de la descomposición por oxidación del material de cátodo de fosfato de litio-hierro, la recuperación de litio, el recorrido de hierro, fósforo, carbono se recupera y se reutilizan causas subyacentes.
Estudio, aunque pequeña, siempre había alguien para hacerlo. Por ejemplo, deseo que el macro guapo y tan desarrollado un método que utiliza lixiviación fallo del sistema de litio y hierro material del cátodo de fosfato de ácido fosfórico, con el fin de lograr una mejor eficacia alta, método de bajo coste de las emisiones de residuos a cero El litio, el efecto de separación de hierro, la recuperación integral de litio, hierro, fósforo, carbono.
3 La hidrometalurgia es actualmente la tecnología de aplicación principal
Como puede verse por estudios en el extranjero para un proceso de reciclaje de baterías de iones de litio, bajo la química física recuperar la recuperación de la batería de iones de litio; Los métodos químicos en general, una amplia gama de aplicaciones, una relativamente factible; aunque entorno biológico, pero el deseado demasiado tiempo, en espera de un mayor estudio de numerosos estudios sobre el método químico mostró que: un solo no como buenas propiedades electroquímicas pirometalúrgicos de materiales reciclados por hidrometalúrgico disponible, pero requiere una gran cantidad de agentes a través de una sola recuperación hidrometalúrgica no es adecuado Industrialización a gran escala.
En comparación, el proceso de extracción hidrometalúrgica relativamente buen rendimiento general actual de un método de clase, la lixiviación de ácido es la parte más importante. Su objetivo principal es la sustancia activa en el tratamiento previo se transfiere al metal diana en la solución de lixiviación, para facilitar la separación posterior y el proceso de recuperación de ácidos tradicionales fuertes inorgánicos (HCl, HNO3 y H2SO4) han sido ampliamente utilizados en el proceso de lixiviación. Sin embargo, el proceso de lixiviación será acompañado por los gases tóxicos tales como Cl2, SO3 y NX otros peligros ambientales. Así en los últimos años los investigadores han empezado a centrarse en el papel de los ácidos orgánicos (cítrico, ácido oxálico, ácido ascórbico, etc.) en el proceso de lixiviación. en comparación con el ácido inorgánico tradicional, la lixiviación de ácido orgánico, al mismo tiempo cumplir con la alta eficiencia puede reducir los dos pares del entorno Contaminación secundaria.
Los principales pasos de una extracción húmeda típica son: pretratamiento → lixiviación ácida → lixiviación en solución de lixiviación → separación y extracción → precipitación elemental.
3.1 preprocesamiento de pasos básicos
El agua residual descargada de la batería de litio en solución salina, para eliminar el envase de la batería, la eliminación de metal dentro de las pilas de acero obtenida. Baterías electrodo negativo, el electrodo positivo, el separador, y la composición de electrolito. En el electrodo negativo unido a la superficie de una lámina de cobre, una lámina de aluminio adherido al electrodo positivo superficie, la membrana es un polímero orgánico; electrolito unido a la superficie del electrodo positivo y negativo, una solución de carbonato orgánico de LiPF6.
3.2 Una operación típica de extracción de lixiviación
De una célula completa, después del pretratamiento, la materia prima a ser procesada para convertirse en procesos en polvo diferentes, el procesamiento de grandes diferencias típico posterior significa etapa de extracción en húmedo como sigue, a partir del documento '6', sentir ..:
1) polvo de electrodo de LiCoO2 se agrega a la solución de ácido sulfúrico para mantener una proporción específica sólido-líquido y se agita mecánicamente;
2) Después de la lixiviación ultrasónica durante 60 minutos, elimine el residuo y mida la concentración de cada metal en el lixiviado;
3) A continuación, agregue la solución de bicarbonato de amonio para ajustar el pH del lixiviado. Después de reposar y filtrar, agregue una pequeña cantidad de solución de Na2S para eliminar el cobre;
4) El uso de sistema de kerosene sulfonado P507 para extraer cobalto y stripping con H2SO4 para obtener una solución de sulfato de cobalto de alta pureza;
5) Después de la disolución de NaOH se calentó a ebullición y cobalto, solución de cobalto se añadió a la solución de base, hasta la solución de cobalto para generar una gran cantidad de precipitado azul;
6) sellar la boca del vaso de precipitados. Después de reposar durante 5 minutos, el precipitado azul se transforma por completo en hidróxido de sodio y cobalto precipitados de color rosa;
7) se lavó varias veces, etanol se añadieron como dispersante después de la envejecimiento se filtró, la torta de filtro obtenida después de secar a 105 ℃ sustancia colocada en un horno de mufla y se calcina, para obtener tricobalto tetróxido de polvo negro.
4 tendencias tecnológicas
Key se recupera en la batería para el metal noble, otros materiales tales como un electrolito ignorado relativamente barato, separador, etc., no se pudo recuperar de la batería todo sistemático.
La tecnología también ha sido reportado fuera del enfoque de la corriente principal, que consiste en la recuperación de otros elementos de finales de 2016, se centró en la promoción de los logros científicos y tecnológicos de Tsinghua University Center publicado en la revista "El acetaldehído Ácido Acético químico", un mensaje que dice, su equipo desarrolló un 'poder litio de liberación rápida y una cobalto litio tecnología corto reciclaje', una batería de litio se pueden extraer de manera eficiente los metales preciosos, el cobre, la recuperación del metal de aluminio más del 98%, cobalto, la recuperación de metal de litio más de 95%.
Además, se ha propuesto un enfoque más integrado, el "Estado del reciclaje de residuos de alimentación del vehículo utilizando una batería de iones de litio" propuesto alta, Kit que el artículo, la idea de la utilización de varios métodos puntos fuertes. Método de procesamiento Joint es decir, 'tratamiento en húmedo + Fuego ácido método + metal precipitados apos recuperaron ruta, que por lixiviación con ácido proceso de lixiviación de metales valiosos, el ácido usado ácidos inorgánicos fuertes principalmente convencionales (HCl, H2SO4 y HNO3, etc.), pero un ácido inorgánico tal corrosión grande de equipos , en el cuerpo humano es grande, se recomienda utilizar las propiedades más moderadas de ácidos orgánicos (incluyendo el ácido málico, ácido oxálico y ácido ascórbico) en su lugar, de modo que no sólo el medio ambiente, sino también una parte del ácido orgánico que tiene propiedades reductoras, puede sustituir a la 'un ácido inorgánico tradicional + Sistema del agente reductor.
5 Resumen
La proporción actual de reciclaje de baterías de litio de energía sigue siendo relativamente baja. En el último informe para ver el porcentaje de reciclaje de baterías de litio de energía en nuestro país alrededor del 10% de la comparación industria de las baterías de plomo-ácido, la proporción de recuperación de alrededor del 30% de China, mientras que Estados Unidos figura tiene más del 90%, puede decirse que es 'economía circular' y le dio la vuelta, se trata de un espacio de mercado enorme.
Sin embargo, el reciclaje fuerza impulsora directa de las baterías usadas, o si los materiales reciclados a reducir costes de la batería para toda la industria desempeñan un papel útil en el costo de reciclaje, materiales reciclados pueden suavizar el flujo de los residuos de pilas de reciclaje a realmente 'quiere que haga 'transición a' sí, quiero 'en el conocimiento de que los datos no es suficiente, no hay ninguna posibilidad de calcular este punto de inflexión específica apareció en qué precio, sólo puedo decir que la verdad es una razón tan.
