Les batteries lithium-ion à haute densité énergétique, haute tension, bonne performance de cycle, longue durée de vie, faible autodécharge et respect de l'environnement sont les principaux produits industriels et de consommation. systèmes commerciaux de stockage de l'énergie pour les nouvelles sources d'énergie, mais un grand nombre de piles au lithium usagées n'ont pas été recyclées et utilisées de manière efficace.
Si les piles au lithium usagées peuvent être recyclées et réutilisées, il est possible non seulement d'économiser une grande quantité de ressources minérales naturelles, mais aussi d'éliminer les divers risques causés par les piles usagées.
1. Qu'est-ce qu'une batterie lithium-ion ?
Les batteries ioniques sont composées de feuilles d'électrodes positives et négatives, de liants, d'électrolytes et de séparateurs. Dans l'industrie, les fabricants utilisent principalement l'oxyde de lithium et de cobalt, le manganate de lithium, les matériaux ternaires lithium nickel cobalt manganate et le phosphate de lithium et de fer comme matériaux de base. éléments de batterie au lithium. Le matériau de la cathode utilise le graphite naturel et le graphite artificiel comme matériau actif de l'anode ; le fluorure de polyvinylidène (PVDF) est un liant largement utilisé pour la cathode, avec une viscosité élevée, une bonne stabilité chimique et de bonnes propriétés physiques ;
Les batteries lithium-ion produites industriellement utilisent principalement une solution composée d'un électrolyte, l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF6), et d'un solvant organique comme électrolyte, et utilisent des membranes organiques, telles que le polyéthylène (PE) et le polypropylène (PP) poreux et d'autres polymères, comme séparateur de la batterie.
2. Pourquoi faut-il recycler les piles au lithium usagées ?
Les batteries lithium-ion sont généralement considérées comme des batteries vertes respectueuses de l'environnement et non polluantes, mais leur recyclage inapproprié peut également être source de pollution ; bien que les batteries lithium-ion ne contiennent pas de métaux lourds toxiques tels que le mercure, le cadmium et le plomb, les matériaux des électrodes positives et négatives et l'électrolyse des liquides de la batterie, etc. ont toujours un impact important sur l'environnement et sur l'organisme humain ;
Si les méthodes ordinaires d'élimination des déchets sont utilisées pour éliminer les piles au lithium-ion (décharge, incinération, compostage, etc.), les métaux tels que le cobalt, le nickel, le lithium, le manganèse et divers composés organiques et inorganiques contenus dans la pile entraîneront une pollution métallique, une pollution organique et une pollution par les poussières.
Pollution acide et alcaline ; les produits de conversion mécanique de l'électrolyte de lithium, tels que le LiPF6, l'hexafluoroarsenate de lithium (LiAsF6), le trifluorométhanesulfonate de lithium (LiCF3SO3), l'acide fluorhydrique (HF), etc., les solvants et les produits d'hydrolyse tels que l'éthylène glycol, l'éther diméthylique (DME), le méthanol, l'acide formique, etc. sont tous des substances toxiques ;
Les piles au lithium usagées doivent donc être recyclées afin de réduire les risques pour l'environnement et la santé humaine.
3. Comment recycler les piles au lithium usagées ?
Actuellement, les déchets recyclage des batteries lithium-ion et l'utilisation peuvent être grossièrement divisés en quatre étapes : le recyclage, le prétraitement, la séparation des matériaux actifs et la réutilisation des matériaux actifs de la batterie ; parmi lesquelles Les processus de recyclage et de prétraitement sont fondamentalement les mêmes.
Cet article passe donc d'abord en revue les différentes méthodes de prétraitement, puis divise les procédés de recyclage et d'utilisation des piles au lithium usagées en fonction des principaux moyens utilisés pour la séparation des matériaux actifs et la réutilisation des matériaux actifs. Il s'agit de la méthode physique, de la méthode chimique et de la méthode combinée physique et chimique ;
Le processus de recyclage des piles au lithium usagées comprend principalement le prétraitement, le traitement secondaire et le traitement avancé. Étant donné que les piles au lithium usagées contiennent encore de l'énergie, le prétraitement comprend le processus de décharge profonde, le concassage et le tri physique.
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4.Processus de prétraitement des piles au lithium usagées
Utilisation échelonnée des batteries lithium-ion usagées : utilisation des batteries lithium-ion les plus performantes dans les déchets recyclés. batterie lithium-ion des emballages ou des modules pour le stockage de l'énergie des batteries au lithium-ion ou des méthodes de réutilisation dans d'autres domaines ; l'utilisation progressive des batteries au lithium usagées permet de maximiser la récupération et la réutilisation des cellules intactes dans les batteries au lithium usagées ;
Par exemple, la capacité, la résistance interne, la performance de décharge et la distribution des pertes des batteries à oxyde de manganèse lithium de 48 V retirées du service ont été étudiées. L'étude a montré que la plupart des batteries usagées peuvent être remplacées par des déchets de lithium en remplaçant les éléments de batterie usagés. Recyclage des batteries d'accumulateurs ioniques ;
Un autre exemple est celui des batteries lithium-fer-phosphate usagées mises hors service qui sont démontées manuellement, puis triées et réorganisées. Le pack de batteries lithium-fer-phosphate réorganisé répond aux exigences d'une utilisation progressive en termes de capacité, de résistance interne, de sécurité et d'homogénéité.
La recherche montre qu'en raison des bonnes performances de cycle des piles au phosphate de fer-lithium, même les blocs de piles au phosphate de fer-lithium usagés peuvent encore être utilisés dans des domaines tels que le stockage de l'énergie et les véhicules électriques à faible vitesse qui n'ont pas d'exigences strictes en matière de performances des piles après leur démontage et leur réutilisation.
La méthode de la résistance interne est utilisée pour estimer l'état de santé des batteries au lithium usagées, et un système et des méthodes complets de surveillance de l'état de santé des batteries sont établis, ce qui fournit un ensemble détaillé et complet de méthodes d'estimation pour l'utilisation en cascade des batteries au phosphate de fer au lithium usagées. Une méthode de surveillance est fournie pour réaliser l'utilisation des ressources des batteries lithium-fer-phosphate usagées.
5. Avantages de l'utilisation différenciée des piles au lithium usagées
L'utilisation séquentielle des batteries lithium-ion usagées permet de maximiser la valeur d'utilisation des batteries lithium-ion usagées, de réduire la quantité de recyclage ultérieur et d'améliorer les avantages économiques de l'ensemble du processus de recyclage des batteries lithium-ion usagées ; la conversion des batteries lithium-ion usagées en Après l'utilisation en cascade, les batteries lithium usagées restantes seront recyclées ;
Étant donné qu'il reste de l'énergie dans les piles au lithium usagées et que divers composants précieux des piles au lithium-ion usagées sont enveloppés ensemble, il est nécessaire de décharger et d'électrolyser les piles au lithium-ion usagées avant de les recycler. Le processus de recyclage des piles au lithium usagées comprend principalement le prétraitement, le traitement secondaire et le traitement avancé.
Étant donné qu'il reste encore de l'énergie dans les piles usagées, le processus de prétraitement comprend un processus de décharge profonde, le broyage et le tri physique. L'objectif du traitement secondaire est de parvenir à une séparation complète des matériaux actifs positifs et négatifs du substrat, et le traitement thermique ainsi que les méthodes de dissolution par solvant organique sont couramment utilisés.
La méthode de dissolution par solution alcaline et la méthode d'électrolyse pour parvenir à une séparation complète des deux ; le traitement avancé comprend principalement deux processus de lixiviation et de séparation et purification pour extraire les matériaux métalliques de valeur.
6. processus de décharge des piles au lithium usagées
Le processus de décharge des batteries lithium-ion usagées peut tout d'abord garantir que l'élément lithium sur le matériau actif négatif de la batterie retourne au matériau actif positif et améliorer le taux de récupération de l'élément lithium. Deuxièmement, il permet d'éliminer l'énergie contenue dans la batterie lithium-ion usagée et de maximiser la réduction des déchets.
Faibles risques de sécurité dans le processus de recyclage. Actuellement, les méthodes de décharge des batteries lithium-ion usagées comprennent principalement la décharge de la solution, la décharge de l'armoire de décharge, la décharge du milieu de décharge, etc.
Le processus de décharge est d'une grande importance pour l'ensemble du processus de recyclage et d'utilisation des batteries lithium-ion usagées. Ce processus n'affectera pas seulement le taux de récupération des éléments de lithium, mais aura également un certain impact sur la sécurité de l'ensemble du processus de recyclage et d'autres processus.
Cependant, la méthode de décharge actuelle présente les inconvénients d'une longue durée de décharge et d'une grave pollution pendant le processus de décharge.
Il est donc urgent de développer une méthode de décharge efficace pour faciliter la production industrielle du recyclage des batteries lithium-ion usagées. En raison de la complexité des composants de valeur dans les batteries lithium-ion usagées, le processus de recyclage des batteries lithium-ion usagées nécessite une combinaison de méthodes physiques et chimiques.
Cet article divise le recyclage et l'utilisation des batteries lithium-ion usagées en méthodes physiques, méthodes chimiques et méthodes physiques et chimiques combinées, en fonction des principales méthodes utilisées dans le processus de recyclage des batteries lithium-ion usagées.
7 Récupération de l'électrolyte des piles au lithium usagées
L'électrolyte est la substance la plus polluante dans les batteries lithium-ion usagées. L'un des objectifs du traitement des batteries lithium-ion usagées est donc de traiter de manière inoffensive l'électrolyte des batteries lithium-ion usagées ; la méthode actuelle de traitement des électrolytes dans les batteries lithium-ion usagées comprend principalement : la méthode mécanique, la méthode d'extraction, etc.
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