Con la transformación y modernización energética mundial y la propuesta del objetivo "3060", en el campo de la automoción, los vehículos de nuevas energías en lugar de los de combustible se han convertido en la dirección de desarrollo de la futura industria automovilística.
En el campo de la generación de energía, diseño de sistemas de almacenamiento de energía en baterías como importante infraestructura de apoyo para el desarrollo a gran escala de nuevas energías también se está desarrollando rápidamente. Esto no sólo trae consigo una demanda a gran escala de baterías de iones de litio, sino que también crea muchas oportunidades para los fabricantes de baterías de iones de litio. reciclaje de baterías de litio. También puede consultar principal proveedor de BESS para saber más sobre el almacenamiento de energía en baterías.
Este artículo presentará la visión general, los tipos, la importancia, los métodos y las perspectivas de futuro del reciclaje de baterías de litio.
¿Qué es el reciclaje de pilas de litio?
Según la clasificación de los materiales catódicos de las baterías de litio, éstas son principalmente de cobalto de litio, manganato de litio, fosfato de hierro y litio ternario, y los principales escenarios de aplicación se encuentran en el campo de los vehículos de nueva energía, la electrónica 3C y el almacenamiento electroquímico de energía.
El reciclaje de baterías de litio se refiere a cuando la batería de litio se ha utilizado durante mucho tiempo. El rendimiento interno se ha reducido al estado de desguace y no puede desempeñar un papel normal en el campo. Lleva a cabo una serie de procesos físicos, químicos, biológicos y de utilización escalonada y otros procesos, el uso estructurado y eficiente y la diferenciación de sus materiales básicos relacionados internos, y luego plastifica su nuevo valor de utilización.
Reciclaje de distintos tipos de pilas de litio
Reciclaje de pilas de litio
Los distintos materiales estructurales de las baterías de litio producen contaminaciones diferentes. Las baterías de litio se componen principalmente de positivo, negativo y separador, electrolito de batería, componentes estructurales y otros componentes estructurales, diferentes componentes estructurales de la batería no sólo contenidos en la categoría de recursos, la naturaleza del impacto sobre el medio ambiente y la forma de daño son diferentes, el reciclaje de objetos de recursos y su valor intrínseco también son diferentes.
Reciclaje de pilas electrónicas de litio 3C
El cobalto, el manganeso y el litio son el centro de atención del reciclaje de baterías electrónicas de litio 3C. En los productos electrónicos 3C de gama alta, se utilizan más materiales catódicos para las baterías de cobalto de litio con alto voltaje, alta tensión y otras características. En los productos electrónicos 3C de gama baja, se utilizan más baterías de manganato de litio con un excelente rendimiento integral de costes, por lo que los objetos de recursos de reciclaje para las baterías electrónicas 3C de litio son más el cobalto, el manganeso y el litio tres recursos raros.
Almacenamiento electroquímico de energía Reciclaje de baterías de litio
El hierro, el litio, etc. son el foco de reciclaje de las baterías de litio de almacenamiento electroquímico de energía. En la actualidad, los principales métodos de almacenamiento de energía son el almacenamiento por bombeo en el almacenamiento físico de energía y el almacenamiento electroquímico de energía, que representan casi 90% y 8% respectivamente, entre los que destacan almacenamiento de energía en baterías de iones de litio representa 90% de almacenamiento electroquímico de energía con su excelente rendimiento integral.
El material del cátodo de la batería de litio en el almacenamiento electroquímico de energía utiliza básicamente baterías de litio hierro fosfato con un rendimiento de alto coste, baja contaminación y larga vida útil. Por lo tanto, para la recuperación de baterías de litio de almacenamiento de energía electroquímica, se extraen más elementos metálicos como hierro y litio en baterías de litio hierro fosfato.
Factores impulsores e importancia del reciclado de pilas de litio
La presión medioambiental y los factores económicos son los principales impulsores de la industria del reciclaje de baterías de litio. El reciclaje de baterías de litio no sólo puede reducir la presión ambiental de la población mundial, construir una tierra verde mejor, sino también aliviar la escasez de metales raros en el mundo, mejorar la economía industrial de varias baterías de litio en el campo, y promover el desarrollo vigoroso de la industria en el campo de las baterías de litio.
Por supuesto, la reducción de la presión medioambiental y la mejora de la economía industrial de diversas baterías de litio son también los principales factores impulsores del desarrollo de la industria de reciclaje de baterías.
Revisión histórica del reciclado de baterías de iones de litio
El reciclaje de baterías de litio ha pasado por tres etapas en la historia, y el nivel técnico ha mejorado gradualmente.
La primera es la fase inicial de investigación tecnológica (antes de 2015), la segunda es la fase piloto de industrialización (2015-2021) y la tercera es la fase de desarrollo a gran escala (después de 2021).
En la primera fase, los investigadores extrajeron metales y compuestos valiosos de las pilas de litio usadas desmontándolas y separándolas, pero en ese momento, debido a las limitaciones técnicas y de los equipos, la eficiencia del reciclado es extremadamente baja, el coste es muy elevado y es casi imposible conseguir una aplicación a gran escala.
En la segunda etapa, algunas empresas líderes empezaron a invertir en la construcción de líneas de producción de reciclaje de baterías de litio aprovechando sus propios fondos abundantes y cooperando con el apoyo político del gobierno, y realizaron con éxito todo el valor de las baterías de litio recicladas, desde el reciclaje de los residuos de baterías de litio hasta el reciclaje final de los materiales.
En la tercera etapa, la tecnología del proceso de reciclaje de baterías de litio ha madurado gradualmente, y muchas empresas han invertido en ella, formando una cadena industrial de reciclaje de baterías de litio relativamente perfecta, mejorando en gran medida el reciclaje y la utilización de las baterías de litio, y reduciendo significativamente la contaminación del entorno ecológico global por la descarga directa de las baterías de litio.
¿Cuáles son los métodos de reciclaje de las pilas de litio?
Existen tres métodos habituales: reciclado directo, hidrometalurgia y pirometalurgia.
Desde la perspectiva de las grandes categorías, la tecnología de reciclaje de baterías de litio se divide principalmente en dos categorías: reciclaje y utilización escalonada.
La tecnología de reciclado se refiere al método técnico de separación de metales valiosos con valor de reciclado, como níquel, cobalto, litio, manganeso y otros materiales valiosos en la estructura de composición de las baterías de litio, y de fabricación de compuestos metálicos o materias primas de baterías de litio mediante métodos físicos (en seco), químicos, biológicos y otros, tras el pretratamiento de los residuos de baterías de litio y la descarga completa.
La tecnología de reciclaje de utilización en cascada se refiere al modo de tecnología de reciclaje que desmonta, prueba, clasifica y reorganiza la célula o el paquete de baterías de la batería de litio de desecho en un nuevo paquete de baterías sano y lo vuelve a entregar a diferentes campos de aplicación para un uso estructurado, que es en realidad un uso estructural estratificado y eficiente de las baterías de litio.
Tecnología de reciclado - Método físico
La tecnología de recuperación física en la tecnología de reciclaje también se puede llamar tecnología de recuperación en seco, es decir, la extracción física directa de metales preciosos en las baterías de litio y algunas de las materias primas combinadas de las baterías de litio, incluyendo principalmente métodos de separación mecánica y métodos de pirólisis a alta temperatura de dos métodos.
El método de separación mecánica consiste principalmente en separar y refinar mediante métodos físicos como la trituración, el cribado y la separación magnética a través de las diferencias físicas de los distintos materiales de las baterías de litio. El principio de la pirólisis a alta temperatura consiste principalmente en eliminar el aglutinante del material mediante la incineración a alta temperatura o baja temperatura y promover la reacción REDOX de compuestos metálicos u orgánicos, a fin de lograr la separación y recuperación de diferentes metales y materias primas de las baterías de litio.
La recuperación física tiene las ventajas de un proceso sencillo y puede combinarse con la automatización, pero hay impurezas en los metales valiosos recuperados que deben purificarse más, algunas materias primas de las baterías de litio se descomponen a alta temperatura, lo que provoca una pérdida de la cantidad recuperada, la necesidad de apoyar el correspondiente equipo de recuperación de gas de cola y un mayor consumo de energía, y las desventajas son relativamente significativas.
Por lo tanto, el método físico generalmente sólo es aplicable al proceso de tratamiento preliminar del modo de reciclado o al proceso de reciclado con requisitos relativamente simples y aproximados para la variedad de materiales de reciclado de baterías de litio.
Tecnología de reciclado -- método químico (método húmedo)
La tecnología de recuperación química en la tecnología de reciclado adopta principalmente la tecnología de recuperación húmeda, y la tecnología de recuperación húmeda se refiere principalmente a la extracción de sustancias metálicas sólidas en materiales de electrodos mediante solución ácido-base.
El proceso principal de la recuperación por vía húmeda consiste en cribar y clasificar los residuos de baterías de litio, a continuación retirar la cáscara y disolverla en una solución ácido-base para extraer los metales valiosos y, por último, extraer compuestos metálicos valiosos como carbonato de litio, sulfato de níquel, sulfato de cobalto mediante el método de intercambio iónico y electrodeposición.
Aunque el método de recuperación húmeda requiere el uso de disolventes ácidos y alcalinos y otros disolventes corrosivos tienen costes adicionales de control de la contaminación y otras deficiencias, su proceso de recuperación madura, de alta pureza de los productos reciclados, la economía global del proceso de recuperación es relativamente obvio, la tecnología de recuperación húmeda se ha convertido en el mundo 's la mayoría de la corriente principal tecnología de reciclaje de baterías de litio en China.
Tecnología de reciclado - Método biológico
La tecnología de reciclado biológico es una tecnología de reciclado de baterías de litio que extrae compuestos metálicos y orgánicos de los materiales de las baterías mediante la generación y el metabolismo microbianos, y lleva a cabo determinados procesos de mezcla química para formar valiosos compuestos metálicos y materiales de compuestos orgánicos como componentes estructurales de las baterías de litio.
La tecnología de reciclado biológico tiene las ventajas de un bajo coste, una alta tasa de recuperación de metales preciosos y materiales orgánicos, pero el proceso es difícil, la fuerza impulsora de la política es débil, el tiempo del proceso de extracción es difícil de controlar y otras deficiencias son extremadamente significativas, el uso actual de la cuota de mercado de la tecnología de reciclado biológico es relativamente bajo.
Desarrollo futuro del reciclado de baterías de litio
Se espera que la tasa de penetración de la batería ternaria de litio revierta de nuevo a la batería de litio hierro fosfato, lo que promueve la demanda de aplicaciones de reciclaje y se espera que la tecnología de reciclaje aumente aún más.
Desde 2020, la batería rentable de litio hierro fosfato ha penetrado rápidamente con el rápido crecimiento de las ventas de vehículos de nueva energía de gama baja, y la cuota de mercado ha superado a la batería de litio terpolímero en 2021.
Sin embargo, las baterías de litio hierro fosfato se utilizan más en las marcas de automóviles de gama baja, la penetración de las marcas de gama alta es relativamente baja, y las baterías ternarias de litio son justo lo contrario, por lo que con la futura recuperación económica, la preferencia social por los productos de automoción de gama alta se está calentando, se espera que la penetración de las baterías ternarias de litio invierta de nuevo a las baterías de litio hierro fosfato.
A continuación, en cuanto a las perspectivas de desarrollo de la tecnología de reciclaje de baterías de litio, bajo el supuesto de que el mercado de la electrónica 3C no es volátil y el peso del impacto del almacenamiento de energía electroquímica es relativamente bajo en comparación con los vehículos de nueva energía, se espera que la tecnología de reciclaje siga aumentando con la cuota de mercado del "litio hierro" y el "litio níquel".
Conclusión
Con la contribución de las baterías de litio de potencia en los vehículos de nueva energía al crecimiento de la demanda de la industria de reciclaje de baterías de litio, el mercado de la industria de reciclaje de baterías de litio ha mantenido una tasa de crecimiento relativamente optimista y ha seguido aumentando de forma constante.
Se estima que el tamaño del mercado puede crecer de 36.600 millones en 2023 a 68.600 millones en 2027, alcanzando un asombroso crecimiento de casi 13.38% de CAGR5. y la industria de utilización de echelon. El desarrollo del reciclaje de baterías de iones de litio y de la utilización de echelon también aportará considerables beneficios económicos y oportunidades de inversión, al tiempo que evitará el despilfarro de recursos y la contaminación medioambiental.
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