Route der Recyclingtechnologie für ausländische Lithium-Ionen-Batterien

Die Lithiumionenbatterie besteht aus einer positiven und einer negativen Elektrodenschicht, einem Bindemittel, einem Elektrolyten, einem Separator und dergleichen. In der Industrie verwenden Hersteller hauptsächlich ternäre Lithiumcobaltat-, Lithiummanganat-, Lithiumnickel-Cobalt-Manganoxid-Materialien und Lithiumeisenphosphat als positive Elektrodenmaterialien für Lithiumionenbatterien sowie natürlichen Graphit und künstlichen Graphit als aktive negative Elektrodenmaterialien. Polyvinylidenfluorid (PVDF) ist ein weit verbreitetes positives Elektrodenbindemittel mit hoher Viskosität, guter chemischer Stabilität und physikalischen Eigenschaften. Industriell hergestellte Lithiumionenbatterien verwenden hauptsächlich eine Lösung von Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) und einem organischen Lösungsmittel als Elektrolyt, und ein organischer Film wie poröses Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) wird als Separator der Batterie verwendet. Lithium-Ionen-Batterien gelten im Allgemeinen als umweltfreundliche und umweltfreundliche grüne Batterien. Ein unsachgemäßes Recycling von Lithium-Ionen-Batterien kann jedoch auch zu Umweltverschmutzung führen. Obwohl Lithium-Ionen-Batterien keine giftigen Schwermetalle wie Quecksilber, Cadmium und Blei enthalten, haben die positiven und negativen Materialien und Elektrolyte von Batterien immer noch große Auswirkungen auf die Umwelt und den menschlichen Körper. Wenn gewöhnliche Müllentsorgungsmethoden zur Behandlung von Lithium-Ionen-Batterien (Deponie, Verbrennung, Kompostierung usw.) verwendet werden, verursachen Metalle wie Kobalt, Nickel, Lithium, Mangan und verschiedene organische und anorganische Verbindungen in der Batterie organische Metallverschmutzung Verschmutzung, Staubverschmutzung, Säure- und Alkaliverunreinigung. Lithium-Ionen-Elektrolyt-Maschinenkonverter wie LiPF6, Lithiumhexafluorantimonat (LiAsF6), Lithiumtrifluormethansulfonat (LiCF3SO3), Flusssäure (HF) usw., Lösungsmittel und Hydrolysate wie Ethylenglykoldimethylether (DME), Methanol usw. sind alle giftigen Substanzen. Daher müssen gebrauchte Lithium-Ionen-Batterien recycelt werden, um die Schädigung der natürlichen Umwelt und der menschlichen Gesundheit zu verringern.

Erstens die Herstellung und Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien

Lithium-Ionen-Batterien werden aufgrund ihrer hohen Energiedichte, Hochspannung, geringen Selbstentladung, guten Zyklusleistung, sicheren Betriebs und relativen natürlichen Umgebung häufig in elektronischen Produkten wie Mobiltelefonen, Tablets, Notebooks und Digitalkameras verwendet. Warten. Darüber hinaus werden Lithium-Ionen-Batterien häufig in energiespeichersystemen wie Wasserkraft, Feuerkraft, Windkraft und Solarenergie eingesetzt und sind nach und nach die beste Wahl für power-batterien. Das Aufkommen von Lithiumeisenphosphatbatterien hat die Entwicklung und Anwendung von Lithiumionenbatterien in der Elektrofahrzeugindustrie gefördert. Mit der steigenden Nachfrage nach elektronischen Produkten und der Geschwindigkeit des Austauschs elektronischer Produkte sowie der raschen Entwicklung neuer Energiefahrzeuge steigt die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien auf dem Weltmarkt und die Wachstumsrate der Batterieproduktion steigt von Jahr zu Jahr . .

Die enorme Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien auf dem Markt wird einerseits in Zukunft zu einer großen Anzahl gebrauchter Batterien führen. Der Umgang mit diesen Lithium-Ionen-Altbatterien zur Verringerung ihrer Umweltbelastung ist ein dringend zu lösendes Problem. Andererseits müssen Hersteller als Reaktion auf die enorme Marktnachfrage eine große Anzahl von Lithium-Ionen-Batterien produzieren, um den Markt zu beliefern. Gegenwärtig umfasst das Kathodenmaterial zur Herstellung von Lithiumionenbatterien hauptsächlich Lithiumcobaltat, Lithiummanganat, ternäres Lithiumnickelkobaltmanganoxidmaterial und Lithiumeisenphosphat, so dass die Abfalllithiumionenbatterie mehr Kobalt (Co) und Lithium enthält. (Li), Nickel (Ni), Mangan (Mn), Kupfer (Cu), Eisen (Fe) und andere Metallressourcen, einschließlich einer Vielzahl seltener Metallressourcen, ist Kobalt in China ein knappes strategisches Metall, hauptsächlich in Form von Importe Befriedigen Sie die wachsende Nachfrage [3]. Der Gehalt einiger Metalle in der Lithium-Ionen-Altbatterie ist höher als der Metallgehalt im natürlichen Erz. Daher hat das Recycling und die Entsorgung gebrauchter Batterien bei zunehmender Verknappung der Produktionsressourcen einen gewissen wirtschaftlichen Wert.

Zweitens Lithium-Ionen-Batterie-Recycling-Technologie

Der Recyclingprozess von Lithium-Ionen-Altbatterien umfasst hauptsächlich Vorbehandlung, Sekundärbehandlung und fortgeschrittene Behandlung. Da etwas Strom in der verbrauchten Batterie verbleibt, umfasst der Vorbehandlungsprozess einen Tiefentladungsprozess, ein Zerkleinern und eine physikalische Sortierung. Der Zweck der Sekundärbehandlung besteht darin, eine vollständige Trennung der positiven und negativen aktiven Materialien vom Substrat sowie übliche Wärmebehandlungsverfahren und Verfahren zum Auflösen organischer Lösungsmittel zu erreichen. Das Laugenauflösungsverfahren und das Elektrolyseverfahren werden verwendet, um eine vollständige Trennung der beiden zu erreichen; Die Tiefenbehandlung umfasst hauptsächlich zwei Verfahren zum Auslaugen, Trennen und Reinigen sowie zum Extrahieren wertvoller Metallmaterialien [4]. Gemäß der Klassifizierung des Extraktionsprozesses können die Batterierecyclingmethoden hauptsächlich in drei Kategorien unterteilt werden: Trockenrückgewinnung, Nassrückgewinnung und Biorecycling.

Trockenrecycling

Trockenrecycling bezieht sich auf die direkte Rückgewinnung von Materialien oder wertvollen Metallen, ohne ein Medium wie eine Lösung zu passieren. Unter diesen werden hauptsächlich physikalische Sortierung und Hochtemperaturpyrolyse verwendet.

(1) Physikalische Sortiermethode

Das physikalische Sortierverfahren bezieht sich auf das Zerlegen und Trennen der Batterie sowie auf das Zerkleinern, Sieben, magnetische Trennen, Feinpulverisieren und Klassifizieren der Batteriekomponenten wie des aktiven Elektrodenmaterials, des Stromkollektors und des Batteriegehäuses, wodurch ein wertvoller hoher Gehalt erhalten wird Substanz. . Ein von Shin et al. zur Rückgewinnung von Li und Co aus Lithium-Ionen-Batterie-Abfallflüssigkeit unter Verwendung von Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid umfasst zwei Verfahren zum physikalischen Trennen von metallhaltigen Partikeln und zum chemischen Auslaugen. Unter diesen umfasst der physikalische Trennungsprozess das Zerkleinern, Sieben, magnetische Trennen, Feinzerkleinern und Klassifizieren. Das Experiment verwendet einen Satz rotierender und fester Messerbrecher zum Zerkleinern. Die zerkleinerten Materialien werden durch Siebe mit unterschiedlichen Porengrößen klassifiziert und zur weiteren Verarbeitung durch Magnetkraft getrennt, um den anschließenden chemischen Auslaugungsprozess vorzubereiten.

Shu et al. entwickelten eine neue Methode zur Rückgewinnung von Kobalt und Lithium aus Lithium-Schwefel-Batterieabfällen durch mechanochemische Methoden, die auf der von Zhang et al., Lee et al. entwickelten Mahltechnologie und dem Wasserauswaschverfahren basieren. und Saeki et al. Das Verfahren verwendet eine Planetenkugelmühle, um Lithiumcobaltat (LiCoO 2) und Polyvinylchlorid (PVC) in Luft zu mahlen, um auf mechanochemische Weise Co und Lithiumchlorid (LiCl) zu bilden. Anschließend wurde das gemahlene Produkt in Wasser dispergiert, um Chlorid zu extrahieren. Das Mahlen fördert mechanochemische Reaktionen. Mit fortschreitendem Mahlen werden beide Extraktionsausbeuten von Co und Li verbessert. Das Mahlen für 30 Minuten führte zur Gewinnung von mehr als 90% Co und fast 100% Lithium. Gleichzeitig wurden etwa 90% des Chlors in den PVC-Proben in anorganische Chloride umgewandelt.

Der Betrieb des physikalischen Sortierverfahrens ist relativ einfach, aber es ist nicht einfach, die Lithiumionenbatterie vollständig zu trennen, und beim Sieben und beim magnetischen Trennen kann der Verlust der mechanischen Mitnahme auftreten, und es ist schwierig, eine vollständige Trennung zu erreichen Rückgewinnung des Metalls.

(2) Hochtemperaturpyrolyse

Das Hochtemperaturpyrolyseverfahren bezieht sich auf ein Lithiumbatteriematerial, das einer vorläufigen Trennbehandlung wie physikalischem Zerkleinern unterzogen wird, einer Hochtemperaturpyrolysezersetzung unterzogen wird und das organische Bindemittel entfernt wird, um die Bestandteile der Lithiumbatterie abzutrennen. Gleichzeitig können das Metall und seine Verbindungen in der Lithiumbatterie redoxiert und zersetzt, in Form von Dampf verflüchtigt und dann durch Kondensation oder dergleichen gesammelt werden.

Als Lee et al. verwendeten Lithium-Ionen-Batterien zur Herstellung von LiCoO2, ein Hochtemperatur-Pyrolyseverfahren wurde verwendet. Lee et al. Wärmebehandelten die LIB-Probe zunächst 1 h in einem Muffelofen bei 100-150 ° C. Als nächstes wird die wärmebehandelte Batterie zerhackt, um das Elektrodenmaterial freizugeben. Die Proben wurden unter Verwendung eines für die Studie entwickelten Hochgeschwindigkeitspulverisierers zerlegt, sortiert nach Größe und im Bereich von 1 bis 50 mm. Dann wurde eine zweistufige Wärmebehandlung im Ofen durchgeführt, die erste Wärmebehandlung bei 100 bis 500 ° C für 30 Minuten und die zweite Wärmebehandlung bei 300 bis 500 ° C für 1 Stunde, und das Elektrodenmaterial wurde freigesetzt vom Stromkollektor durch Schwingungssicherung. Als nächstes werden durch Verbrennen bei einer Temperatur von 500 bis 900 ° C für 0,5 bis 2 Stunden der Kohlenstoff und das Bindemittel abgebrannt, um ein kathodenaktives Material LiCoO 2 zu erhalten. Experimentelle Daten zeigen, dass Kohlenstoff und Bindemittel bei 800 ° C verbrannt werden.

Die Hochtemperatur-Pyrolysebehandlungstechnologie ist einfach im Verfahren, bequem im Betrieb, schnell in der Reaktion unter Hochtemperaturumgebung, hocheffizient und in der Lage, Bindemittel effektiv zu entfernen. und das Verfahren stellt geringe Anforderungen an die Zusammensetzung von Rohstoffen und ist zur Verarbeitung großer oder komplexer Materialien geeignet. Batterie. Das Verfahren stellt jedoch hohe Anforderungen an die Ausrüstung. Während des Behandlungsprozesses kann die Zersetzung organischer Stoffe der Batterie schädliches Gas erzeugen, das für die Umwelt unfreundlich ist und die Reinigungs- und Rückgewinnungsausrüstung erhöhen, schädliche Gase absorbieren und reinigen und Sekundärverschmutzung verhindern muss. Daher sind die Verarbeitungskosten dieses Verfahrens hoch.

2. Nassrecycling

Der Nassrückgewinnungsprozess besteht darin, die Abfallbatterie aufzulösen und dann aufzulösen und dann das Metallelement in der Auslaugungslösung selektiv abzutrennen, indem ein geeignetes chemisches Reagenz verwendet wird, um ein hochwertiges Kobaltmetall oder Lithiumcarbonat herzustellen, und es direkt wiederzugewinnen. Das Nassrecyclingverfahren eignet sich besser zum Recycling von Lithium-Altbatterien mit relativ einfacher chemischer Zusammensetzung, und die Investitionskosten für Geräte sind gering, was für die Rückgewinnung kleiner und mittlerer Lithium-Altbatterien geeignet ist. Daher ist das Verfahren derzeit weit verbreitet.

(1) Alkalisäureauslaugung

Da das positive Elektrodenmaterial der Lithiumionenbatterie in der Alkaliflüssigkeit nicht löslich ist und die Basisaluminiumfolie in der Alkaliflüssigkeit gelöst ist, wird das Verfahren üblicherweise zum Trennen der Aluminiumfolie verwendet. Zhang Yang et al. [10] haben bei der Rückgewinnung von Co und Li in der Batterie Aluminium mit Alkali vorimprägniert und anschließend eine verdünnte Säurelösung verwendet, um die Haftung von organischer Substanz und Kupferfolie zu zerstören. Das Alkali-Auslaugungsverfahren entfernt PVDF jedoch nicht vollständig und wirkt sich nachteilig auf das nachfolgende Auslaugen aus.

Die meisten positiven aktiven Materialien in der Lithiumionenbatterie können in der Säure gelöst werden, so dass das vorbehandelte Elektrodenmaterial mit der Säurelösung ausgelaugt werden kann, um das aktive Material vom Stromkollektor zu trennen, und das Prinzip der Neutralisationsreaktion kann kombiniert werden mit dem Zielmetall. Ausfällung und Reinigung werden durchgeführt, um hochreine Komponenten wiederzugewinnen.

Die im Säureauslaugungsverfahren verwendete Säurelösung weist eine herkömmliche anorganische Säure auf, einschließlich Salzsäure, Schwefelsäure und Salpetersäure. Aufgrund der Beeinflussung umweltschädlicher Gase wie Chlor (Cl2) und Schwefeltrioxid (SO3) während des Auslaugungsprozesses mit anorganischen starken Säuren haben Forscher versucht, organische Säuren zur Behandlung gebrauchter Lithiumbatterien wie Zitronensäure und Oxalsäure zu verwenden Säure, Apfelsäure, Ascorbinsäure, Glycin und dergleichen. Li et al. verwendete Salzsäure, um die gewonnene Elektrode aufzulösen. Da die Effizienz des Säureauslaugungsprozesses durch die Wasserstoffionenkonzentration (H +), die Temperatur, die Reaktionszeit und das Fest-Flüssig-Verhältnis (S / L) beeinflusst werden kann, wurden Experimente entworfen, um die Betriebsbedingungen des Säureauslaugungsprozesses zu optimieren um die Reaktionszeit und H + -Konzentration sowie den Einfluss der Temperatur zu untersuchen. Die experimentellen Daten zeigten, dass bei einer Temperatur von 80 ° C die H + -Konzentration 4 mol / l betrug. Die Reaktionszeit betrug 2 h und die Auslaugungseffizienz war am höchsten. Unter diesen waren 97% Li und 99% Co im Elektrodenmaterial gelöst. Zhou Tao et al. verwendeten Apfelsäure als Auslaugungsmittel und Wasserstoffperoxid als Reduktionsmittel, um das Auslaugen des durch Vorbehandlung erhaltenen aktiven Materials der positiven Elektrode zu verringern, und untersuchten den Einfluss verschiedener Reaktionsbedingungen auf die Auslaugungsrate von Li, Co, Ni und Mn beim Auslaugen von Apfelsäure Lösung. Die optimalen Reaktionsbedingungen werden erhalten. Die Forschungsdaten zeigten, dass bei einer Temperatur von 80 ° C die Apfelsäurekonzentration 1,2 mol / l betrug, das Volumenverhältnis von Flüssigkeit zu Flüssigkeit 1,5% betrug, das Verhältnis von Feststoff zu Flüssigkeit 40 g / l betrug und die Reaktion Zeit war 30 min, die Effizienz des Auswaschens mit Apfelsäure war am höchsten, unter denen Li, die Auslaugungsraten von Co, Ni und Mn 98,9%, 94,3%, 95,1% bzw. 96,4% erreichten. Die Kosten für das Auslaugen mit organischen Säuren sind jedoch höher als die für anorganische Säuren.

(2) Extraktion organischer Lösungsmittel

Das Extraktionsverfahren mit organischen Lösungsmitteln verwendet das Prinzip der "ähnlichen Verträglichkeit", um das organische Bindemittel unter Verwendung eines geeigneten organischen Lösungsmittels physikalisch aufzulösen, wodurch die Haftung des Materials an der Folie geschwächt und die beiden getrennt werden.

Contestabile et al. verwendeten N-Methylpyrrolidon (NMP), um Komponenten selektiv zu trennen, um das aktive Material der Elektrode beim Recycling der Lithium-Kobaltoxid-Batterie besser wiederzugewinnen. NMP ist ein gutes Lösungsmittel für PVDF (Löslichkeit von ca. 200 g / kg) und hat einen hohen Siedepunkt von ca. 200 ° C. Die Studie verwendete NMP, um das aktive Material 1 Stunde lang bei etwa 100 ° C zu behandeln, den Film effektiv von seinem Träger zu trennen und so die Metallform von Cu durch einfaches Herausfiltern aus der NMP-Lösung (N-Methylpyrrolidon) und Al wiederzugewinnen . Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die zurückgewonnenen Cu- und Al-Metalle direkt nach einer ausreichenden Reinigung wiederverwendet werden können. Zusätzlich kann das zurückgewonnene NMP recycelt werden. Aufgrund seiner hohen Löslichkeit in PVDF kann es mehrfach wiederverwendet werden. Zhang et al. verwendeten Trifluoressigsäure (TFA), um das Kathodenmaterial von der Aluminiumfolie zu trennen, wenn der Kathodenabfall für Lithiumionenbatterien zurückgewonnen wurde. Die im Experiment verwendete Lithiumionen-Abfallbatterie verwendete Polytetrafluorethylen (PTFE) als organisches Bindemittel und untersuchte systematisch die Auswirkungen der TFA-Konzentration, des Flüssig-Fest-Verhältnisses (L / S), der Reaktionstemperatur und der Zeit auf die Trennleistung von Kathodenmaterialien und Aluminiumfolie. . Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass in der TFA-Lösung mit einem Massenanteil von 15 das Flüssig-Fest-Verhältnis 8,0 ml / g beträgt und bei einer Reaktionstemperatur von 40 ° C die Reaktion unter geeignetem Rühren um 180 Minuten vollständig getrennt werden kann.

Die experimentellen Bedingungen für die Trennung von Materialien und Folien mittels organischer Lösungsmittelextraktion sind mild, organische Lösungsmittel weisen jedoch eine gewisse Toxizität auf und können die Gesundheit der Bediener beeinträchtigen. Da verschiedene Hersteller unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien herstellen, ist die Auswahl der Bindemittel gleichzeitig unterschiedlich. Daher müssen Hersteller für unterschiedliche Herstellungsprozesse beim Recycling gebrauchter Lithiumbatterien unterschiedliche organische Lösungsmittel auswählen. Darüber hinaus spielen die Kosten eine wichtige Rolle bei großtechnischen Recyclingvorgängen im industriellen Maßstab. Daher ist es sehr wichtig, ein Lösungsmittel mit einer Vielzahl von Quellen, einem geeigneten Preis, einer geringen Toxizität und einer breiten Anwendbarkeit zu wählen.

(3) Ionenaustauschverfahren

Das Ionenaustauschverfahren bezieht sich auf die Trennung und Extraktion von Metall durch die Differenz des Adsorptionskoeffizienten des Metallionenkomplexes, der durch das Ionenaustauscherharz gesammelt werden soll. Xiaofeng Wang wartete darauf, dass das Elektrodenmaterial einer Säureauslaugungsbehandlung unterzogen wurde, fügte der Lösung eine geeignete Menge Ammoniakwasser hinzu, stellte den pH-Wert der Lösung ein und reagierte mit den Metallionen in der Lösung unter Bildung von [Co (NH3) 6]. 2+, [Ni-Komplexionen wie (NH3) 6] 2+ werden kontinuierlich oxidiert, indem reiner Sauerstoff in die Lösung eingeführt wird. Dann werden der Nickelkomplex und der dreiwertige Kobaltamin-Komplex auf dem Ionenaustauscherharz selektiv eluiert, indem das schwach saure Kationenaustauscherharz wiederholt mit unterschiedlichen Konzentrationen an Ammoniumsulfatlösung geleitet wird. Schließlich wurde der Kobaltkomplex mit einer 5% igen H 2 SO 4 -Lösung vollständig eluiert, während das Kationenaustauscherharz regeneriert wurde, und das Kobalt und das Nickelmetall im Eluat wurden unter Verwendung des Oxalats getrennt gewonnen. Der Ionenaustauschprozess ist einfach und leicht zu bedienen.

3. Bio-Recycling

Mishra et al. Verwenden Sie Mineralsäure und acidophile Thiobacillus ferrooxidans, um Metall aus Altlithiumionenbatterien auszulaugen, und verwenden Sie S und Eisenionen (Fe2 +), um Metaboliten wie H2SO4 und Fe3 + im Auslaugungsmedium zu bilden. Diese Metaboliten helfen, das Metall in der verbrauchten Batterie aufzulösen. Studien haben gezeigt, dass die biologische Auflösung von Kobalt schneller ist als die von Lithium. Mit fortschreitendem Auflösungsprozess reagieren die Eisenionen mit dem Metall im Rückstand, um auszufällen, was zu einer Abnahme der Konzentration von Eisenionen in der Lösung führt, und wenn die Metallkonzentration in der Abfallprobe zunimmt, wird das Zellwachstum verhindert und das Die Auflösungsrate wird verlangsamt. . Darüber hinaus beeinflusst ein höheres Fest / Flüssig-Verhältnis auch die Geschwindigkeit, mit der sich das Metall auflöst. Zeng et al. verwendeten den biologischen Abbau von Metallkobalt in Altlithiumionenbatterien durch acidophile Thiobacillus ferrooxidans. Im Gegensatz zu Mishra verwendete die Studie Kupfer als Katalysator, um die Wirkung von Kupferionen auf die Biolaugung von LiCoO2 durch Thiobacillus acidophilus zu analysieren. . Die Ergebnisse zeigen, dass fast alles Kobalt (99,9%) nach 6 Tagen Bioleaching bei einer Cu-Ionenkonzentration von 0,75 g / l und in Abwesenheit von Kupferionen nach 10 Tagen Reaktionszeit nur 43,1% in die Lösung gelangt. Kobalt wird aufgelöst. In Gegenwart von Kupferionen wird die Kobaltauflösungseffizienz der verbrauchten Lithiumionenbatterie verbessert. Darüber hinaus haben Zeng et al. untersuchten auch den katalytischen Mechanismus und erklärten die Auflösung von Kobalt durch Kupferionen. LiCoO2 reagierte mit Kupferionen unter Bildung von Kupfercobaltat (CuCo2O4) auf der Oberfläche der Probe, das durch Eisenionen leicht gelöst werden konnte.

Das Bioleaching-Verfahren hat niedrige Kosten, eine hohe Rückgewinnungseffizienz, weniger Umweltverschmutzung und Verbrauch, weniger Umweltbelastung und Mikroben können wiederverwendet werden. Die Kultivierung hocheffizienter mikrobieller Pilze, lange Behandlungszyklen und die Kontrolle der Auslaugungsbedingungen sind jedoch mehrere Hauptprobleme, die für dieses Verfahren erforderlich sind.

4. Gemeinsame Recyclingmethode

Recyclingprozesse für Altlithiumbatterien haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Derzeit gibt es gemeinsame und optimierte Recyclingmethoden für verschiedene Prozesse, um die Vorteile verschiedener Recyclingmethoden voll auszuschöpfen und den wirtschaftlichen Nutzen zu maximieren. 1 ist ein Prozessflussdiagramm einer der kombinierten Wiederherstellungsmethoden.

Drittens ausländische große Lithium-Ionen-Batterie-Recycling-Unternehmen und seine Technologie

1. Belgien Umicore Corporation

Das belgische Unternehmen Umicore hat das ValEas-Verfahren unabhängig entwickelt. Für das Batterierecycling stellten sie einen Ofen nach Maß her, der Hochtemperaturmetallurgie zur Verarbeitung von Lithium-Ionen-Batterien und zur Herstellung von Kobalthydroxid / Kobaltchlorid [Co (OH) 2 / CoCl2] verwendet. Graphit und organische Lösungsmittel können als Brennstoff verwendet werden. Bei diesem Vorgang muss die Batterie nicht beschädigt werden, um das Problem zu vermeiden, dass das Problem nur schwer zu lösen ist, und um das Sicherheitsrisiko des Recyclingprozesses zu verringern. Darüber hinaus weist die zurückgewonnene Co-Verbindung eine hohe Reinheit auf und kann direkt zur Herstellung einer Lithiumbatterie als Rohmaterial zurückgeführt werden, um das Recycling des Metalls zu realisieren. Bei diesem Verfahren werden bei der Rückgewinnung wertvoller Metalle wie Co, Ni, Mn und Cu auch Materialien wie Kunststoffe, Graphit und Aluminiumfolie in der Batterie wiederverwendet. Der Recyclingprozess ist relativ einfach und umweltfreundlich. In Umicores Werk in Hoboken in Belgien werden jährlich etwa 7.000 Tonnen gebrauchte Lithiumbatterien verarbeitet.

2. Toxco Corporation der Vereinigten Staaten

Toxco hat 1993 die Vermarktung des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien erreicht. Das Unternehmen verwendet hauptsächlich mechanische und hydrometallurgische Verfahren, um Metalle wie Cu, Al, Fe und Co in Batterien zurückzugewinnen. Der Recyclingprozess des Unternehmens kann in einer Umgebung mit niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden. Die Gasemissionen sind gering und erreichen eine Rückgewinnung von 60% Batteriematerial.

3. Japan OnTo Company

OnTo hat ausschließlich das Eco-Bat-Verfahren entwickelt. Der Prozessablauf ist in Abbildung 3 dargestellt. Die Batterie wird zunächst in eine trockene, druck- und temperaturverträgliche Umgebung gebracht, und der Elektrolyt in der Batterie wird in flüssigem Kohlendioxid (CO2) gelöst und in einen Rückgewinnungsbehälter transportiert. Danach wird CO 2 durch Ändern der Temperatur und des Drucks verdampft, wodurch der Elektrolyt daraus ausfallen kann. Dieser Prozess muss nicht bei hohen Temperaturen durchgeführt werden und erfordert sehr wenig Energieverbrauch. Das Verfahren verwendet hauptsächlich die überkritische Flüssigkeit CO2 als Träger, um den Batterieelektrolyten auszuführen, und injiziert dann einen neuen Elektrolyten, um die Kapazität der Lithiumionenbatterie wiederherzustellen.

Viertens Zusammenfassung

Mit dem raschen Austausch elektronischer Produkte wird jedes Jahr eine große Anzahl gebrauchter Lithiumbatterien hergestellt, und aufgrund der Entwicklung neuer Energiefahrzeuge wird es in Zukunft mehr gebrauchte Lithiumbatterien geben. Da unbehandelte gebrauchte Batterien die Umwelt verschmutzen können und die zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Metallressourcen wie Lithium und Kobalt knapp sind, hat das Recycling und die Entsorgung gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien einen gewissen Umweltschutz und wirtschaftlichen Wert. Unter den verschiedenen Technologien zum Recycling und zur Entsorgung gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien ist die Nassmethode derzeit die am häufigsten verwendete Technologie, und die Bioauslaugungstechnologie steht an vorderster Front, und mehrere Methoden haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Daher ist es der Schlüssel, ein geeignetes Recyclingverfahren zu finden, verschiedene Technologien zu nutzen, erneuerbare Ressourcen so weit wie möglich zurückzugewinnen und die wirtschaftlichen Vorteile des Recyclings zu verbessern. Darüber hinaus haben Länder wie die Vereinigten Staaten, Japan, Europa und andere Länder einschlägige Gesetze und Recycling-Systeme für Altbatterien festgelegt, wie z. B. den Recyclingmodus für Power Battery Cascade, während China über die technischen Mittel zum Recycling und zur Entsorgung gebrauchter Lithiumbatterien verfügt hat noch kein geeignetes Recyclingsystem etabliert. Und das Fehlen entsprechender Gesetze und Vorschriften. In Zukunft sollte der Staat wirksame Gesetze und Vorschriften festlegen und ein geeignetes Recyclingsystem für gebrauchte Batterien einrichten, um das industrielle Recycling und die Entsorgung gebrauchter Lithiumbatterien zu verwirklichen und eine nachhaltige Entwicklung sicherzustellen.

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