Lithium-Ionen-Batterien mit hoher Energiedichte, hoher Spannung, guter Zyklusleistung, langer Lebensdauer, geringer Selbstentladung und Umweltfreundlichkeit sind die wichtigsten industriellen und kommerzielle Energiespeichersysteme für neue Energiequellen Gerät, aber eine große Anzahl von gebrauchten Lithium-Batterien wurden nicht effektiv recycelt und verwertet werden.
Wenn gebrauchte Lithiumbatterien recycelt und wiederverwendet werden können, lassen sich nicht nur große Mengen an natürlichen Bodenschätzen einsparen, sondern auch verschiedene Gefahren, die von gebrauchten Batterien ausgehen, beseitigen.
1. Was ist ein Lithium-Ionen-Akku?
Ionenbatterien bestehen aus positiven und negativen Elektrodenplatten, Bindemitteln, Elektrolyten und Separatoren. In der Industrie verwenden die Hersteller hauptsächlich Lithium-Kobalt-Oxid, Lithium-Manganat, Lithium-Nickel-Kobalt-Manganat ternäre Materialien und Lithium-Eisenphosphat als Lithium-Batteriezellen. Das Kathodenmaterial verwendet Naturgraphit und künstlichen Graphit als aktives Anodenmaterial; Polyvinylidenfluorid (PVDF) ist ein weit verbreitetes Kathodenbindemittel mit hoher Viskosität und guter chemischer Stabilität und physikalischen Eigenschaften;
Industriell hergestellte Lithium-Ionen-Batterien verwenden hauptsächlich eine Lösung aus Lithiumhexafluorophosphat (LiPF6) und einem organischen Lösungsmittel als Elektrolyt und organische Membranen wie poröses Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) und andere Polymere als Batterieseparator.
2. Warum müssen wir gebrauchte Lithiumbatterien recyceln?
Obwohl Lithium-Ionen-Batterien keine giftigen Schwermetalle wie Quecksilber, Kadmium und Blei enthalten, haben die positiven und negativen Elektrodenmaterialien und die Elektrolyse der Batterieflüssigkeiten usw. immer noch einen großen Einfluss auf die Umwelt und den menschlichen Körper;
Werden Lithium-Ionen-Batterien mit den üblichen Methoden der Müllentsorgung entsorgt (Mülldeponie, Verbrennung, Kompostierung usw.), führen Metalle wie Kobalt, Nickel, Lithium, Mangan und verschiedene organische und anorganische Verbindungen in der Batterie zu Metallverschmutzung, organischer Verschmutzung und Staubbelastung.
Verschmutzung durch Säuren und Laugen; Lithiumionen-Elektrolyt, mechanische Umwandlungsprodukte wie LiPF6, Lithiumhexafluorarsenat (LiAsF6), Lithiumtrifluormethansulfonat (LiCF3SO3), Flusssäure (HF) usw., Lösungsmittel und Hydrolyseprodukte wie Ethylenglykol-Dimethylether (DME), Methanol, Ameisensäure usw. sind allesamt giftige Stoffe;
Daher müssen die gebrauchten Lithiumbatterien recycelt werden, um die Umwelt und die menschliche Gesundheit nicht zu gefährden.
3. Wie recycelt man gebrauchte Lithiumbatterien?
Derzeit sind die Abfälle Recycling von Lithium-Ionen-Batterien und Verwertung lassen sich grob in vier Stufen unterteilen: Recycling, Vorbehandlung, Abtrennung des aktiven Materials und Wiederverwendung des aktiven Batteriematerials, wobei der Recycling- und der Vorbehandlungsprozess im Grunde der gleiche sind.
In diesem Artikel werden zunächst verschiedene Methoden der Vorbehandlung vorgestellt und dann die Verfahrenswege für das Recycling und die Verwertung gebrauchter Lithiumbatterien nach den wichtigsten Mitteln für die Trennung der aktiven Materialien und die Wiederverwendung der aktiven Materialien unterteilt. Es handelt sich um physikalische Verfahren, chemische Verfahren und kombinierte physikalische und chemische Verfahren;
Das Recyclingverfahren für gebrauchte Lithiumbatterien umfasst vor allem die Vorbehandlung, die Zweitbehandlung und die weitergehende Behandlung. Da in den gebrauchten Lithiumbatterien noch etwas Energie vorhanden ist, umfasst das Vorbehandlungsverfahren die Tiefentladung, die Zerkleinerung und die physikalische Sortierung.
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4.gebrauchte Lithiumbatterien Vorbehandlungsverfahren
Verwertung von Lithium-Ionen-Altbatterien: Verwendung der leistungsfähigeren Lithium-Ionen-Batterien in recycelten Abfällen Lithium-Ionen-Akkupack Pakete oder Module für die Energiespeicherung von Lithium-Ionen-Batterien oder Wiederverwendungsmethoden in anderen Bereichen; die schrittweise Verwertung gebrauchter Lithium-Batterien kann die Rückgewinnung und Wiederverwendung intakter Zellen in gebrauchten Lithium-Batterien maximieren;
So wurden beispielsweise die Kapazität, der Innenwiderstand, das Entladeverhalten und die Verlustverteilung von ausgemusterten 48-V-Softpack-Lithium-Manganoxid-Batterien untersucht. Die Studie zeigte, dass die meisten abgenutzten Akkupacks durch den Austausch einzelner abgenutzter Akkuzellen mit Altlithium ersetzt werden können. Recycling von Ionen-Batteriepacks;
Ein weiteres Beispiel ist die manuelle Demontage ausgemusterter gebrauchter Lithium-Eisenphosphat-Batterien, die anschließend sortiert und reorganisiert werden. Das reorganisierte Lithium-Eisenphosphat-Batteriepaket erfüllt die Anforderungen für eine schrittweise Verwertung in Bezug auf Kapazität, Innenwiderstand, Sicherheit und Konsistenz.
Die Forschung zeigt, dass aufgrund des guten Zyklusverhaltens von Lithium-Eisenphosphat-Batterien selbst gebrauchte Lithium-Eisenphosphat-Batteriepacks nach ihrer Zerlegung und Wiederverwendung noch in Bereichen wie Energiespeicherung und Elektrofahrzeugen mit geringer Geschwindigkeit verwendet werden können, die keine strengen Anforderungen an die Batterieleistung stellen.
Die Methode des Innenwiderstands wird verwendet, um den Gesundheitszustand gebrauchter Lithiumbatterien abzuschätzen, und es werden ein komplettes System und Verfahren zur Überwachung des Batteriezustands eingerichtet, das eine detaillierte und vollständige Reihe von Schätzverfahren für die Kaskadennutzung gebrauchter Lithium-Eisenphosphat-Batterien bietet. Es wird eine Überwachungsmethode bereitgestellt, um die Ressourcennutzung von Lithium-Eisenphosphat-Altbatterien zu realisieren.
5. Vorteile der stufenweisen Verwertung von gebrauchten Lithiumbatterien
Die sequentielle Verwertung von Lithium-Ionen-Altbatterien kann den Nutzwert der Lithium-Ionen-Altbatterien maximieren, den Umfang des anschließenden Recyclings verringern und auch den wirtschaftlichen Nutzen des gesamten Recyclingprozesses für Lithium-Ionen-Altbatterien verbessern; durch die Umwandlung von Lithium-Ionen-Altbatterien in Lithium-Ionen-Altbatterien werden nach der Kaskadennutzung die verbleibenden Lithium-Altbatterien recycelt;
Da ein Teil der Energie in gebrauchten Lithiumbatterien verbleibt und verschiedene wertvolle Komponenten in gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien miteinander verpackt sind, ist es notwendig, die gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien vor dem Recycling zu entladen und zu elektrolysieren.
Da in gebrauchten Batterien noch etwas Energie vorhanden ist, umfasst der Vorbehandlungsprozess eine Tiefentladung, Zerkleinerung und physikalische Sortierung; der Zweck der Sekundärbehandlung besteht darin, eine vollständige Trennung der positiven und negativen aktiven Materialien vom Substrat zu erreichen, und es werden üblicherweise Wärmebehandlungs- und Auflösungsmethoden mit organischen Lösungsmitteln verwendet.
Alkalilösung Auflösung Methode und Elektrolyse-Methode, um eine vollständige Trennung der beiden zu erreichen; erweiterte Behandlung umfasst vor allem zwei Prozesse der Auslaugung und Trennung und Reinigung zu extrahieren wertvolle Metall-Materialien.
6. das Entladen von gebrauchten Lithiumbatterien
Der Entladevorgang gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien kann erstens sicherstellen, dass das Lithiumelement auf dem negativen aktiven Material der Batterie zum positiven aktiven Material zurückkehrt, und die Rückgewinnungsrate des Lithiumelements verbessern. Zweitens kann es die Energie in der gebrauchten Lithium-Ionen-Batterie beseitigen und die Reduzierung des Abfalls maximieren.
Geringe Sicherheitsrisiken im Recyclingprozess. Zu den Entladungsmethoden für gebrauchte Lithium-Ionen-Batterien gehören derzeit vor allem die Lösungsentladung, die Entladungsschrankentladung, die Entladungsmittelentladung usw.
Der Entladevorgang ist für den gesamten Recycling- und Verwertungsprozess von gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien von großer Bedeutung. Dieser Prozess wirkt sich nicht nur auf die Rückgewinnungsrate der Lithiumelemente aus, sondern hat auch einen gewissen Einfluss auf die Sicherheit des gesamten Recyclingprozesses und anderer Prozesse.
Derzeit hat die Entladungsmethode jedoch den Nachteil einer langen Entladungszeit und einer starken Verschmutzung während des Entladungsvorgangs.
Daher ist es dringend erforderlich, eine effiziente Entladungsmethode zu entwickeln, um die industrielle Produktion des Recyclings von Lithium-Ionen-Altbatterien zu erleichtern. Aufgrund der Komplexität der wertvollen Komponenten in Lithium-Ionen-Altbatterien erfordert der Recyclingprozess von Lithium-Ionen-Altbatterien eine Kombination aus physikalischen und chemischen Methoden.
In diesem Artikel wird das Recycling und die Verwertung gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien in physikalische Verfahren, chemische Verfahren und kombinierte physikalische und chemische Verfahren unterteilt, je nach den wichtigsten Methoden, die im Recyclingprozess gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden.
7. die Rückgewinnung des Elektrolyten aus gebrauchten Lithiumbatterien
Der Elektrolyt ist die am stärksten verschmutzende Substanz in gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien, so dass eines der Ziele der Behandlung von gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien darin besteht, den Elektrolyt in gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien unschädlich zu machen; die derzeitige Methode zur Behandlung von Elektrolyten in gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien umfasst im Wesentlichen: mechanische Methode, Extraktionsmethode usw.
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