Las baterías de iones de litio, con alta densidad energética, alto voltaje, buen rendimiento cíclico, larga vida útil, baja autodescarga y respeto por el medio ambiente, son las principales aplicaciones industriales y medioambientales. sistemas comerciales de almacenamiento de energía para el dispositivo de nuevas fuentes de energía, pero un gran número de baterías de litio usadas no se han reciclado y utilizado eficazmente.
Si se pueden reciclar y reutilizar las pilas de litio usadas, no sólo se puede ahorrar una gran cantidad de recursos minerales naturales, sino que también se pueden eliminar varios peligros causados por las pilas usadas.
1. ¿Qué es una batería de iones de litio?
Las baterías de iones se componen de láminas de electrodos positivos y negativos, aglutinantes, electrolitos y separadores. En la industria, los fabricantes utilizan principalmente óxido de litio y cobalto, manganato de litio, materiales ternarios de manganato de litio, níquel y cobalto y fosfato de litio y hierro como... pilas de litio. El material del cátodo utiliza grafito natural y grafito artificial como material activo del ánodo; el fluoruro de polivinilideno (PVDF) es un aglutinante de cátodos ampliamente utilizado con alta viscosidad y buena estabilidad química y propiedades físicas;
Las baterías de iones de litio producidas industrialmente utilizan principalmente una solución compuesta por hexafluorofosfato de litio (LiPF6) electrolito y un disolvente orgánico como electrolito, y emplean membranas orgánicas, como polietileno poroso (PE) y polipropileno (PP) y otros polímeros, como separador de la batería.
2. ¿Por qué debemos reciclar las pilas de litio usadas?
Las baterías de iones de litio suelen considerarse ecológicas y libres de contaminación, pero su reciclaje inadecuado también puede causar contaminación; aunque las baterías de iones de litio no contienen metales pesados tóxicos como mercurio, cadmio y plomo, los materiales de los electrodos positivo y negativo y la electrólisis de los líquidos de la batería, etc. siguen teniendo un gran impacto en el medio ambiente y el cuerpo humano;
Si se utilizan métodos ordinarios de eliminación de basura para deshacerse de las baterías de iones de litio (vertedero, incineración, compostaje, etc.), metales como el cobalto, el níquel, el litio, el manganeso y diversos compuestos orgánicos e inorgánicos de la batería causarán contaminación por metales, contaminación orgánica y contaminación por polvo.
Contaminación por ácidos y álcalis; productos de conversión mecánica de electrolitos de iones de litio, como LiPF6, hexafluoroarsenato de litio (LiAsF6), trifluorometanosulfonato de litio (LiCF3SO3), ácido fluorhídrico (HF), etc., disolventes y productos de hidrólisis, como éter dimetílico de etilenglicol (DME), metanol, ácido fórmico, etc., son sustancias tóxicas;
Por lo tanto, las pilas de litio usadas deben reciclarse para reducir los daños al medio ambiente y a la salud humana.
3. ¿Cómo reciclar las pilas de litio usadas?
En la actualidad, los residuos reciclaje de baterías de ión litio y su utilización pueden dividirse en cuatro etapas: reciclado, pretratamiento, separación del material activo y reutilización del material activo de la batería.
Así pues, en este artículo se examinan en primer lugar diversos métodos del proceso de pretratamiento y, a continuación, se dividen las vías del proceso de reciclado y utilización de las pilas de litio usadas en función de los principales medios utilizados en la separación de los materiales activos y la reutilización de los materiales activos. Se trata del método físico, el método químico y el método combinado físico y químico;
El proceso de reciclaje de las baterías de litio usadas incluye principalmente el pretratamiento, el tratamiento secundario y el tratamiento avanzado; dado que aún queda algo de energía en las baterías de litio usadas, el proceso de pretratamiento incluye el proceso de descarga profunda, la trituración y la clasificación física.
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4.Proceso de pretratamiento de baterías de litio usadas
Utilización escalonada de los residuos de baterías de ión-litio: se refiere a la utilización de las baterías de ión-litio de mejor rendimiento en los residuos reciclados. batería de iones de litio paquetes o módulos para el almacenamiento de energía en baterías de iones de litio o métodos de reutilización en otros campos; la utilización paso a paso de las baterías de litio usadas puede maximizar la recuperación y reutilización de las celdas intactas de las baterías de litio usadas;
Por ejemplo, se estudiaron la capacidad, la resistencia interna, el rendimiento de descarga y la distribución de pérdidas de las baterías de óxido de manganeso y litio de 48 V con empaquetado blando retiradas. El estudio demostró que la mayoría de los paquetes de baterías gastadas pueden sustituirse por litio de desecho sustituyendo las celdas individuales de las baterías gastadas. Reciclaje de baterías de iones
Otro ejemplo es el de las baterías de litio hierro fosfato usadas que se desmontan manualmente y luego se clasifican y reorganizan. El paquete de baterías de litio hierro fosfato reorganizado cumple los requisitos de utilización paso a paso en cuanto a capacidad, resistencia interna, seguridad y consistencia.
Las investigaciones demuestran que, debido al buen rendimiento cíclico de las baterías de litio-hierro-fosfato, incluso los paquetes de baterías de litio-hierro-fosfato usadas pueden seguir utilizándose en ámbitos como el almacenamiento de energía y los vehículos eléctricos de baja velocidad, que no tienen requisitos estrictos de rendimiento de las baterías tras su desmontaje y reutilización.
Se utiliza el método de la resistencia interna para estimar el estado de salud de las baterías de litio usadas, y se establecen un sistema y unos métodos completos de supervisión del estado de salud de las baterías, lo que proporciona un conjunto detallado y completo de métodos de estimación para la utilización en cascada de las baterías de litio hierro fosfato usadas. Se proporciona un método de monitorización para realizar la utilización de recursos de las baterías de litio hierro fosfato usadas.
5. Ventajas de la utilización escalonada de las baterías de litio usadas
La utilización secuencial de los residuos de baterías de iones de litio puede maximizar el valor de uso de los residuos de baterías de iones de litio, reducir la cantidad de reciclaje posterior, y también mejorar los beneficios económicos de todo el proceso de reciclaje de residuos de baterías de iones de litio; convirtiendo los residuos de baterías de iones de litio de energía en Después de la utilización en cascada, las baterías de litio usadas restantes serán recicladas;
Dado que en las baterías de litio usadas queda algo de energía, y que varios componentes valiosos de las baterías de iones de litio usadas están envueltos, es necesario descargar y electrolizar las baterías de iones de litio usadas antes de reciclarlas. tratamiento de líquidos, trituración, etc.; el proceso de reciclaje de las baterías de litio usadas incluye principalmente el pretratamiento, el tratamiento secundario y el tratamiento avanzado.
Dado que aún queda algo de energía en las pilas usadas, el proceso de pretratamiento incluye un proceso de descarga profunda, trituración y clasificación física; el objetivo del tratamiento secundario es lograr la separación completa de los materiales activos positivos y negativos del sustrato, y se suelen utilizar métodos de tratamiento térmico y disolución con disolventes orgánicos.
Método de disolución en solución alcalina y método de electrólisis para lograr la separación completa de los dos; el tratamiento avanzado incluye principalmente dos procesos de lixiviación y separación y purificación para extraer materiales metálicos valiosos.
6.Proceso de descarga de baterías de litio usadas
El proceso de descarga de las baterías de iones de litio usadas puede, en primer lugar, garantizar que el elemento de litio del material activo negativo de la batería vuelva al material activo positivo y mejorar la tasa de recuperación del elemento de litio. En segundo lugar, puede eliminar la energía de la batería de iones de litio usada y maximizar la reducción de residuos.
Pequeños riesgos de seguridad en el proceso de reciclado. En la actualidad, los métodos de descarga de las baterías de iones de litio usadas incluyen principalmente la descarga de la solución, la descarga del gabinete de descarga, la descarga del medio de descarga, etc.
El proceso de descarga es de gran importancia para todo el proceso de reciclaje y utilización de las baterías de iones de litio usadas. Este proceso no sólo afectará a la tasa de recuperación de elementos de litio, sino que también tendrá un cierto impacto en la seguridad de todo el proceso de reciclaje y otros procesos.
Sin embargo, en la actualidad El método de vertido presenta las desventajas de un largo tiempo de vertido y una grave contaminación durante el proceso de vertido.
Por lo tanto, es urgente desarrollar un método de descarga eficaz para facilitar la producción industrial del reciclado de baterías de ión-litio usadas; debido a la complejidad de los componentes valiosos de las baterías de ión-litio usadas, el proceso de reciclado de las baterías de ión-litio usadas requiere una combinación de métodos físicos y químicos.
Este artículo divide el reciclaje y la utilización de las baterías de ión-litio usadas en métodos físicos, métodos químicos y métodos combinados físicos y químicos, según los principales métodos utilizados en el proceso de reciclaje de las baterías de ión-litio usadas.
7.Recuperación del electrolito de las pilas de litio usadas
El electrolito es la sustancia más contaminante de las baterías de ión-litio usadas, por lo que uno de los propósitos del tratamiento de las baterías de ión-litio usadas es tratar de forma inocua el electrolito de las baterías de ión-litio usadas; el método actual de tratamiento de los electrolitos de las baterías de ión-litio usadas incluye principalmente: método mecánico, método de extracción, etc.
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