Com a transformação e modernização global da energia e a proposta do objetivo "3060", no domínio automóvel, os veículos movidos a novas energias, em vez de veículos movidos a combustível, tornaram-se a direção de desenvolvimento da futura indústria automóvel.
No domínio da produção de energia, conceção de sistemas de armazenamento de energia em baterias como uma importante infraestrutura de apoio ao desenvolvimento em grande escala de novas energias está também a desenvolver-se rapidamente. Isto não só traz uma grande escala de procura de baterias de iões de lítio, mas também cria uma série de oportunidades para reciclagem de pilhas de lítio. Também é possível verificar fornecedor de topo de BESS para obter mais informações sobre o armazenamento de energia em baterias.
Este artigo apresenta a panorâmica geral, os tipos, a importância, os métodos e as perspectivas futuras da reciclagem de baterias de lítio.
O que é a reciclagem de baterias de lítio?
De acordo com a classificação dos materiais do cátodo das baterias de lítio, as baterias de lítio são principalmente baterias de cobalto de lítio, manganato de lítio, fosfato de ferro de lítio e baterias de lítio ternárias, e os principais cenários de aplicação situam-se no domínio dos veículos de energia nova, da eletrónica 3C e do armazenamento eletroquímico de energia.
A reciclagem da bateria de lítio refere-se ao facto de a bateria de lítio ter sido utilizada durante um longo período de tempo. O desempenho interno foi reduzido ao estado de sucata e não pode desempenhar um papel normal no terreno. Realiza uma série de processos físicos, químicos, biológicos e de utilização de escalões e outros processos, utilização estruturada e eficiente e diferenciação dos seus materiais nucleares internos relacionados e, em seguida, plastifica o seu novo valor de utilização.
Reciclagem de diferentes tipos de baterias de lítio
Reciclagem de baterias de lítio
Os vários materiais estruturais da bateria eléctrica produzem poluição diferente. As baterias eléctricas de lítio são compostas principalmente por positivo, negativo e separador, eletrólito de bateriaA reciclagem de componentes estruturais e de outros componentes estruturais, os diferentes componentes estruturais da bateria não só estão contidos na categoria de recursos, como a natureza do impacto no ambiente e a forma de dano são diferentes, os objectos de recursos de reciclagem e o seu valor intrínseco também são diferentes.
Reciclagem de baterias electrónicas de lítio 3C
O cobalto, o manganês e o lítio estão no centro da reciclagem das baterias electrónicas de lítio 3C. Nos produtos electrónicos 3C topo de gama, são utilizados mais materiais catódicos para baterias de cobalto de lítio com alta tensão, alta tensão e outras caraterísticas. Nos produtos electrónicos 3C de gama baixa, são utilizadas mais baterias de manganato de lítio com excelente desempenho de custo abrangente, pelo que os objectos de recursos de reciclagem para baterias de lítio electrónicas 3C são mais cobalto, manganês e lítio, três recursos raros.
Eletroquímica armazenamento de energia reciclagem de baterias de lítio
O ferro, o lítio, etc., constituem o foco de reciclagem das baterias de lítio de armazenamento eletroquímico de energia. Atualmente, os principais métodos de armazenamento de energia são o armazenamento por bombagem no armazenamento físico de energia e o armazenamento eletroquímico de energia, que representam cerca de 90% e 8%, respetivamente, entre os quais armazenamento de energia de baterias de iões de lítio é responsável pelo 90% de armazenamento eletroquímico de energia com o seu excelente desempenho global.
O material catódico da bateria de lítio no armazenamento eletroquímico de energia utiliza basicamente baterias de fosfato de ferro-lítio com elevado desempenho em termos de custos, baixa poluição e longa duração. Por conseguinte, para a recuperação de baterias de lítio de armazenamento eletroquímico de energia, são extraídos mais elementos metálicos, como o ferro e o lítio, das baterias de fosfato de ferro e lítio.
Factores determinantes e importância da reciclagem de baterias de lítio
A pressão ambiental e os factores económicos são os principais motores da indústria de reciclagem de baterias de lítio. A reciclagem de baterias de lítio pode não só reduzir a pressão ambiental da população mundial, construir uma terra verde melhor, mas também aliviar a escassez de metais raros no mundo, melhorar a economia industrial de várias baterias de lítio no terreno e promover o desenvolvimento vigoroso da indústria no domínio das baterias de lítio.
Naturalmente, a redução da pressão ambiental e a melhoria da economia industrial de várias baterias de lítio são também os principais factores que impulsionam o desenvolvimento da indústria de reciclagem de baterias.
Análise histórica da reciclagem de baterias de iões de lítio
A reciclagem de baterias de lítio passou por três fases ao longo da história, e o nível técnico tem vindo a melhorar gradualmente.
A primeira fase é a fase inicial de investigação tecnológica (antes de 2015), a segunda fase é a fase piloto de industrialização (2015-2021) e a terceira fase é a fase de desenvolvimento em grande escala (após 2021).
Na primeira fase, os investigadores extraíram metais e compostos valiosos de baterias de lítio usadas, desmontando-as e separando-as, mas, nessa altura, devido a limitações técnicas e de equipamento, a eficiência da reciclagem é extremamente baixa, o custo é extremamente elevado e é quase impossível conseguir uma aplicação em grande escala.
Na segunda fase, algumas empresas líderes começaram a investir na construção de linhas de produção de reciclagem de baterias de lítio, tirando partido dos seus próprios fundos abundantes e cooperando com o apoio político do governo, e realizaram com êxito o valor total das baterias de lítio recicladas, desde a reciclagem de resíduos de baterias de lítio até à reciclagem final de materiais.
Na terceira fase, a tecnologia do processo de reciclagem de baterias de lítio amadureceu gradualmente e muitas empresas investiram nela, formando uma cadeia industrial de reciclagem de baterias de lítio relativamente perfeita, melhorando consideravelmente a reciclagem e a utilização de baterias de lítio e reduzindo significativamente a poluição do ambiente ecológico global pela descarga direta de baterias de lítio.
Quais são os métodos de reciclagem das baterias de lítio?
Existem três métodos comuns: a reciclagem direta, a hidrometalurgia e a pirometalurgia.
Do ponto de vista das grandes categorias, a tecnologia de reciclagem de baterias de lítio divide-se principalmente em duas categorias: reciclagem e utilização de escalões.
A tecnologia de reciclagem refere-se ao método técnico de separação de metais valiosos com valor de reciclagem, como o níquel, o cobalto, o lítio, o manganês e outros materiais valiosos na estrutura de composição das baterias de lítio e de fabrico de compostos metálicos ou matérias-primas de baterias de lítio por métodos físicos (secos), químicos, biológicos e outros, após o pré-tratamento dos resíduos de baterias de lítio e a descarga completa.
A tecnologia de reciclagem de utilização em cascata refere-se ao modo de tecnologia de reciclagem que desmonta, testa, classifica e reorganiza a célula ou o conjunto de baterias dos resíduos de baterias de lítio num novo conjunto de baterias saudável e volta a fornecê-lo a diferentes campos de aplicação para uma utilização estruturada, que é, na verdade, uma utilização estrutural estratificada e eficiente das baterias de lítio.
Tecnologia de reciclagem - Método físico
A tecnologia de recuperação física na tecnologia de reciclagem também pode ser designada por tecnologia de recuperação a seco, ou seja, a extração física direta de metais preciosos em baterias de lítio e algumas das matérias-primas combinadas de baterias de lítio, incluindo principalmente métodos de separação mecânica e métodos de pirólise a alta temperatura de dois métodos.
O método de separação mecânica é principalmente separado e refinado por métodos físicos, como a trituração, a crivagem e a separação magnética, devido às diferenças físicas dos diferentes materiais das baterias de lítio. O princípio da pirólise a alta temperatura consiste principalmente em remover o aglutinante do material através da incineração a alta ou baixa temperatura e promover a reação REDOX de compostos metálicos ou orgânicos, de modo a conseguir a separação e a recuperação de diferentes metais e matérias-primas de baterias de lítio.
A recuperação física tem as vantagens de um processo simples e pode ser combinada com a automatização, mas há impurezas nos metais valiosos recuperados que precisam de ser mais purificados, algumas matérias-primas das baterias de lítio são decompostas a alta temperatura, resultando na perda da quantidade de recuperação, na necessidade de apoiar o equipamento de recuperação de gases residuais correspondente e num maior consumo de energia, e as desvantagens são relativamente significativas.
Por conseguinte, o método físico é geralmente aplicável apenas ao processo de tratamento preliminar do modo de reciclagem ou ao processo de reciclagem com requisitos relativamente simples e aproximados para a variedade de materiais de reciclagem de baterias de lítio.
Tecnologia de reciclagem - método químico (método húmido)
A tecnologia de recuperação química na tecnologia de reciclagem adopta principalmente a tecnologia de recuperação húmida, e a tecnologia de recuperação húmida refere-se principalmente à extração de substâncias metálicas sólidas em materiais de eléctrodos por solução ácido-base.
O principal processo de recuperação por via húmida consiste em peneirar e classificar os resíduos de baterias de lítio, depois remover a casca e dissolvê-la numa solução ácido-base para extrair metais valiosos e, por fim, extrair compostos metálicos valiosos como o carbonato de lítio, o sulfato de níquel e o sulfato de cobalto através do método de permuta iónica e da eletrodeposição.
Embora o método de recuperação por via húmida exija a utilização de solventes ácidos e alcalinos e de outros solventes corrosivos, tem custos adicionais de controlo da poluição e outras deficiências, o seu processo de recuperação está maduro, a elevada pureza dos produtos reciclados, a economia global do processo de recuperação é relativamente óbvia, a tecnologia de recuperação por via húmida tornou-se a tecnologia de reciclagem de baterias de lítio mais comum na China.
Tecnologia de reciclagem - Método biológico
A tecnologia de reciclagem biológica é uma tecnologia de reciclagem de baterias de lítio que extrai compostos metálicos e orgânicos de materiais de baterias através da geração e metabolismo microbianos, e conduz determinados processos de mistura química para formar compostos metálicos valiosos e materiais compostos orgânicos como componentes estruturais de baterias de lítio.
A tecnologia de reciclagem biológica tem as vantagens do baixo custo, da elevada taxa de recuperação de metais preciosos e materiais orgânicos, mas o processo é difícil, a força motriz da política é fraca, o tempo do processo de extração é difícil de controlar e outras deficiências são extremamente significativas, a utilização atual da quota de mercado da tecnologia de reciclagem biológica é relativamente baixa.
Desenvolvimento futuro da reciclagem de baterias de lítio
Espera-se que a taxa de penetração da bateria ternária de lítio inverta novamente a bateria de fosfato de ferro-lítio, o que promove a procura de aplicações de reciclagem e a tecnologia de reciclagem deverá aumentar ainda mais.
Desde 2020, a rentável bateria de fosfato de ferro e lítio penetrou rapidamente com o rápido crescimento das vendas de novos veículos de energia de gama baixa, e a quota de mercado ultrapassou a bateria de lítio de terpolímero em 2021.
No entanto, as baterias de fosfato de ferro-lítio são mais utilizadas em marcas de automóveis de gama baixa, a penetração de marcas de gama alta é relativamente baixa e as baterias de lítio ternárias são exatamente o oposto, pelo que, com a futura recuperação económica, a preferência social por produtos automóveis de gama alta está a aquecer, espera-se que a penetração das baterias de lítio ternárias inverta novamente as baterias de fosfato de ferro-lítio.
Em seguida, no que diz respeito às perspectivas de desenvolvimento da tecnologia de reciclagem de baterias de lítio, partindo do princípio de que o mercado eletrónico 3C não é volátil e que o peso do impacto do armazenamento eletroquímico de energia é relativamente baixo em comparação com os novos veículos de energia, espera-se que a tecnologia de reciclagem e de reciclagem continue a aumentar com a quota de mercado do "ferro-lítio" e do "níquel-lítio".
Conclusão
Com a contribuição das baterias de lítio de potência em veículos de energia nova para o crescimento da procura da indústria de reciclagem de baterias de lítio, o mercado da indústria de reciclagem de baterias de lítio manteve uma taxa de crescimento relativamente otimista e continuou a aumentar de forma constante.
Estima-se que a dimensão do mercado possa crescer de 36,6 mil milhões em 2023 para 68,6 mil milhões em 2027, atingindo um crescimento espantoso de quase 13,38% de CAGR5. e a indústria de utilização do escalão. O desenvolvimento da reciclagem de baterias de iões de lítio e da utilização do echelon também trará benefícios económicos consideráveis e oportunidades de investimento, evitando simultaneamente o desperdício de recursos e a poluição ambiental.
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