Le batterie agli ioni di litio ad alta densità di energia, alta tensione, buone prestazioni di ciclo, lunga durata, autoscarica ridotta e rispetto dell'ambiente sono i principali prodotti industriali e di consumo. sistemi commerciali di accumulo di energia per nuove fonti di energia, ma un gran numero di batterie al litio usate non sono state riciclate e utilizzate in modo efficace.
Se le batterie al litio usate possono essere riciclate e riutilizzate, non solo si può risparmiare una grande quantità di risorse minerali naturali, ma si possono anche eliminare i vari rischi causati dalle batterie usate.
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1. Che cos'è una batteria agli ioni di litio?
Le batterie agli ioni sono composte da fogli di elettrodi positivi e negativi, leganti, elettroliti e separatori. Nell'industria, i produttori utilizzano principalmente l'ossido di cobalto di litio, il manganato di litio, i materiali ternari di nichel cobalto manganato di litio e il fosfato di ferro di litio come celle per batterie al litio. Il materiale catodico utilizza grafite naturale e grafite artificiale come materiale attivo anodico; il fluoruro di polivinilidene (PVDF) è un legante catodico ampiamente utilizzato, con elevata viscosità e buona stabilità chimica e proprietà fisiche;
Le batterie agli ioni di litio prodotte industrialmente utilizzano principalmente una soluzione composta dall'elettrolita esafluorofosfato di litio (LiPF6) e da un solvente organico come elettrolita e utilizzano membrane organiche, come il polietilene poroso (PE) e il polipropilene (PP) e altri polimeri, come separatore della batteria.
2. Perché è necessario riciclare le batterie al litio usate?
Le batterie agli ioni di litio sono generalmente considerate batterie ecologiche e prive di inquinamento, ma il riciclaggio improprio delle batterie agli ioni di litio può anche causare inquinamento; sebbene le batterie agli ioni di litio non contengano metalli pesanti tossici come il mercurio, il cadmio e il piombo, i materiali degli elettrodi positivi e negativi e l'elettrolisi dei liquidi della batteria, ecc. hanno ancora un grande impatto sull'ambiente e sul corpo umano;
Se si utilizzano i normali metodi di smaltimento dei rifiuti per smaltire le batterie agli ioni di litio (discarica, incenerimento, compostaggio, ecc.), i metalli come cobalto, nichel, litio, manganese e vari composti organici e inorganici presenti nella batteria causeranno inquinamento da metalli, inquinamento organico e inquinamento da polveri.
Inquinamento da acidi e alcali; i prodotti di conversione meccanica dell'elettrolita di litio, come il LiPF6, l'esafluoroarsenato di litio (LiAsF6), il trifluorometanosolfonato di litio (LiCF3SO3), l'acido fluoridrico (HF), ecc;
Pertanto, le batterie al litio usate devono essere riciclate per ridurre i danni all'ambiente e alla salute umana.
3. Come riciclare le batterie al litio usate?
Attualmente, i rifiuti riciclaggio delle batterie agli ioni di litio e l'utilizzo possono essere suddivisi grossomodo in quattro fasi: riciclaggio, pretrattamento, separazione del materiale attivo e riutilizzo del materiale attivo della batteria.
Per questo motivo, il presente articolo esamina innanzitutto i vari metodi del processo di pretrattamento, per poi suddividere i percorsi di processo per il riciclaggio e l'utilizzo delle batterie al litio usate in base ai principali mezzi utilizzati per la separazione dei materiali attivi e il riutilizzo dei materiali attivi. Si tratta di metodo fisico, metodo chimico e metodo combinato fisico e chimico;
Il processo di riciclaggio delle batterie al litio usate comprende principalmente il pre-trattamento, il trattamento secondario e il trattamento avanzato; poiché nelle batterie al litio usate è rimasta una certa energia, il processo di pre-trattamento comprende il processo di scarica profonda, la frantumazione e la selezione fisica.
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4.Processo di pretrattamento delle batterie al litio usate
Utilizzo in scala delle batterie agli ioni di litio di scarto: si riferisce all'utilizzo delle batterie agli ioni di litio più performanti nei rifiuti riciclati. batteria agli ioni di litio pacchetti o moduli per l'accumulo di energia delle batterie agli ioni di litio o metodi di riutilizzo in altri campi; l'utilizzo graduale delle batterie al litio usate può massimizzare il recupero e il riutilizzo delle celle intatte nelle batterie al litio usate;
Ad esempio, sono state studiate la capacità, la resistenza interna, le prestazioni di scarica e la distribuzione delle perdite di batterie all'ossido di manganese e litio da 48 V in pensione. Lo studio ha dimostrato che la maggior parte dei pacchi batteria usurati può essere sostituita con rifiuti di litio sostituendo le singole celle usurate. Riciclaggio di pacchi batteria agli ioni;
Un altro esempio è rappresentato dalle batterie al litio-ferro-fosfato usate e dismesse che vengono smontate manualmente e poi smistate e riorganizzate. Il pacco di batterie al litio-ferro-fosfato riorganizzato soddisfa i requisiti di utilizzo graduale in termini di capacità, resistenza interna, sicurezza e consistenza.
La ricerca dimostra che, grazie alle buone prestazioni del ciclo delle batterie al litio-ferro-fosfato, anche i pacchi di batterie al litio-ferro-fosfato usati possono essere utilizzati in settori come l'accumulo di energia e i veicoli elettrici a bassa velocità, che non hanno requisiti rigorosi in termini di prestazioni delle batterie, dopo essere stati smontati e riutilizzati.
Il metodo della resistenza interna viene utilizzato per stimare lo stato di salute delle batterie al litio usate e vengono stabiliti un sistema di monitoraggio della salute del pacco batterie e metodi completi, che forniscono un insieme dettagliato e completo di metodi di stima per l'utilizzo a cascata delle batterie al litio ferro fosfato usate. Viene fornito un metodo di monitoraggio per realizzare l'utilizzo delle risorse delle batterie al litio ferro fosfato esauste.
5. Vantaggi dell'utilizzo differenziato delle batterie al litio usate
L'utilizzo sequenziale delle batterie agli ioni di litio di scarto può massimizzare il valore d'uso delle batterie agli ioni di litio di scarto, ridurre la quantità di riciclaggio successivo e migliorare i benefici economici dell'intero processo di riciclaggio delle batterie agli ioni di litio di scarto;
Poiché nelle batterie al litio usate rimane una parte di energia e vari componenti di valore sono avvolti insieme, è necessario scaricare ed elettrolizzare le batterie agli ioni di litio usate prima di riciclarle. trattamento dei liquidi, frantumazione, ecc.; il processo di riciclaggio delle batterie al litio usate comprende principalmente il pretrattamento, il trattamento secondario e il trattamento avanzato.
Poiché nelle batterie usate è ancora presente una certa quantità di energia, il processo di pretrattamento comprende un processo di scarica profonda, la frantumazione e la selezione fisica; lo scopo del trattamento secondario è quello di ottenere la completa separazione dei materiali attivi positivi e negativi dal substrato, e vengono comunemente utilizzati metodi di trattamento termico e dissoluzione con solventi organici.
Il metodo di dissoluzione in soluzione alcalina e il metodo di elettrolisi per ottenere la completa separazione dei due; il trattamento avanzato comprende principalmente due processi di lisciviazione e separazione e purificazione per estrarre materiali metallici di valore.
6.Processo di scarica delle batterie al litio usate
Il processo di scarica delle batterie agli ioni di litio usate può innanzitutto garantire che l'elemento di litio sul materiale attivo negativo della batteria ritorni al materiale attivo positivo e migliorare il tasso di recupero dell'elemento di litio. In secondo luogo, può eliminare l'energia presente nella batteria agli ioni di litio usata e massimizzare la riduzione dei rifiuti.
Piccoli rischi per la sicurezza nel processo di riciclaggio. Attualmente, i metodi di scaricamento delle batterie agli ioni di litio usate comprendono principalmente lo scaricamento in soluzione, lo scaricamento in armadio, lo scaricamento in mezzo, ecc.
Il processo di scarica è di grande importanza per l'intero processo di riciclaggio e utilizzo delle batterie agli ioni di litio usate. Questo processo non solo influisce sul tasso di recupero degli elementi di litio, ma ha anche un certo impatto sulla sicurezza dell'intero processo di riciclaggio e di altri processi.
Tuttavia, attualmente il metodo di scarico presenta gli svantaggi dei lunghi tempi di scarico e del grave inquinamento durante il processo di scarico.
Pertanto, è urgente sviluppare un metodo di scarica efficiente per facilitare la produzione industriale del riciclaggio delle batterie agli ioni di litio esauste; a causa della complessità dei componenti di valore presenti nelle batterie agli ioni di litio esauste, il processo di riciclaggio delle batterie agli ioni di litio esauste richiede una combinazione di metodi fisici e chimici.
Questo articolo suddivide il riciclaggio e l'utilizzo delle batterie agli ioni di litio usate in metodi fisici, metodi chimici e metodi combinati fisici e chimici, in base ai principali metodi utilizzati nel processo di riciclaggio delle batterie agli ioni di litio usate.
7.Recupero dell'elettrolito dalle batterie al litio usate
L'elettrolito è la sostanza più inquinante delle batterie agli ioni di litio usate, pertanto uno degli scopi del trattamento delle batterie agli ioni di litio usate è quello di trattare in modo innocuo l'elettrolito delle batterie agli ioni di litio usate; l'attuale metodo di trattamento degli elettroliti delle batterie agli ioni di litio usate comprende principalmente: metodo meccanico, metodo di estrazione, ecc.
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