As baterias de iões de lítio com alta densidade de energia, alta tensão, bom desempenho de ciclo, longa duração, pequena auto-descarga e respeito pelo ambiente são os principais produtos industriais e sistemas comerciais de armazenamento de energia para novos dispositivos de fontes de energia, mas um grande número de baterias de lítio usadas não tem sido efetivamente reciclado e utilizado.
Se as pilhas de lítio usadas puderem ser recicladas e reutilizadas, não só se pode poupar uma grande quantidade de recursos minerais naturais, como também se podem eliminar vários perigos causados pelas pilhas usadas.
1. O que é uma bateria de iões de lítio?
As baterias de iões são compostas por folhas de eléctrodos positivos e negativos, aglutinantes, electrólitos e separadores. Na indústria, os fabricantes utilizam principalmente óxido de lítio-cobalto, manganato de lítio, materiais ternários de lítio-níquel-cobalto-manganato e fosfato de lítio-ferro como células de bateria de lítio. O material catódico utiliza grafite natural e grafite artificial como material ativo do ânodo; o fluoreto de polivinilideno (PVDF) é um aglutinante catódico amplamente utilizado com elevada viscosidade e boa estabilidade química e propriedades físicas;
As baterias de iões de lítio produzidas industrialmente utilizam principalmente uma solução composta de eletrólito de hexafluorofosfato de lítio (LiPF6) e um solvente orgânico como eletrólito, e utilizam membranas orgânicas, como polietileno poroso (PE) e polipropileno (PP) e outros polímeros, como separador da bateria.
2. Porque é que precisamos de reciclar as pilhas de lítio usadas?
As baterias de iões de lítio são geralmente consideradas baterias ecológicas e não poluentes, mas a reciclagem incorrecta das baterias de iões de lítio também pode causar poluição; embora as baterias de iões de lítio não contenham metais pesados tóxicos como o mercúrio, o cádmio e o chumbo, os materiais dos eléctrodos positivo e negativo e a eletrólise da bateria Líquidos, etc., continuam a ter um grande impacto no ambiente e no corpo humano;
Se forem utilizados métodos normais de eliminação de lixo para eliminar as baterias de iões de lítio (aterro, incineração, compostagem, etc.), metais como o cobalto, o níquel, o lítio, o manganês e vários compostos orgânicos e inorgânicos presentes na bateria causarão poluição por metais, poluição orgânica e poluição por poeiras.
Poluição ácida e alcalina; produtos de conversão mecânica de electrólitos de iões de lítio, tais como LiPF6, hexafluoroarsenato de lítio (LiAsF6), trifluorometanossulfonato de lítio (LiCF3SO3), ácido fluorídrico (HF), etc., solventes e produtos de hidrólise, tais como éter dimetílico de etilenoglicol (DME), metanol, ácido fórmico, etc., são todos substâncias tóxicas;
Por conseguinte, as baterias de lítio usadas têm de ser recicladas para reduzir os danos para o ambiente e a saúde humana.
3. Como reciclar as pilhas de lítio usadas?
Atualmente, os resíduos reciclagem de baterias de iões de lítio e a utilização podem ser divididas em quatro fases: reciclagem, pré-tratamento, separação do material ativo e reutilização do material ativo da bateria; entre as quais Os processos de reciclagem e de pré-tratamento são basicamente os mesmos
Assim, este artigo começa por analisar vários métodos do processo de pré-tratamento e, em seguida, divide as vias do processo de reciclagem e utilização de baterias de lítio usadas de acordo com os principais meios utilizados na separação de materiais activos e na reutilização de materiais activos. Trata-se do método físico, do método químico e do método físico e químico combinado;
O processo de reciclagem de baterias de lítio usadas inclui principalmente o pré-tratamento, o tratamento secundário e o tratamento avançado; uma vez que ainda resta alguma energia nas baterias de lítio usadas, o processo de pré-tratamento inclui o processo de descarga profunda, a trituração e a triagem física.
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4.Processo de pré-tratamento de baterias de lítio usadas
Utilização em escada de resíduos de baterias de iões de lítio: refere-se à utilização das baterias de iões de lítio com melhor desempenho em resíduos reciclados bateria de iões de lítio pacotes ou módulos para armazenamento de energia de baterias de iões de lítio ou métodos de reutilização noutros domínios; a utilização passo a passo de baterias de lítio usadas pode maximizar a recuperação e reutilização de células intactas em baterias de lítio usadas;
Por exemplo, foram estudadas a capacidade, a resistência interna, o desempenho de descarga e a distribuição de perdas de baterias de óxido de lítio-manganês de 48 V reformadas. O estudo mostrou que a maioria das baterias gastas pode ser substituída por resíduos de lítio através da substituição de células individuais de baterias gastas. Reciclagem de baterias de iões;
Outro exemplo é quando as baterias de fosfato de ferro-lítio usadas e desactivadas são desmontadas manualmente e depois classificadas e reorganizadas. O conjunto de baterias de fosfato de ferro-lítio reorganizado cumpre os requisitos para uma utilização faseada em termos de capacidade, resistência interna, segurança e consistência.
A investigação mostra que, devido ao bom desempenho do ciclo das baterias de fosfato de ferro-lítio, mesmo as baterias de fosfato de ferro-lítio usadas podem ainda ser utilizadas em áreas como o armazenamento de energia e os veículos eléctricos de baixa velocidade, que não têm requisitos rigorosos de desempenho das baterias após a sua desmontagem e reutilização.
O método da resistência interna é utilizado para estimar o estado de saúde das baterias de lítio usadas e é estabelecido um sistema e métodos completos de monitorização do estado de saúde das baterias, o que proporciona um conjunto detalhado e completo de métodos de estimativa para a utilização em cascata de baterias de fosfato de ferro e lítio usadas. É fornecido um método de monitorização para realizar a utilização de recursos de baterias de fosfato de ferro-lítio usadas.
5. Vantagens da utilização escalonada das baterias de lítio usadas
A utilização sequencial de resíduos de baterias de iões de lítio pode maximizar o valor de utilização dos resíduos de baterias de iões de lítio, reduzir a quantidade de reciclagem subsequente e também melhorar os benefícios económicos de todo o processo de reciclagem de resíduos de baterias de iões de lítio; conversão de resíduos de baterias de iões de lítio em Após a utilização em cascata, as restantes baterias de lítio usadas serão recicladas;
Uma vez que alguma energia permanece nas baterias de lítio usadas e que vários componentes valiosos das baterias de iões de lítio usadas estão embrulhados, é necessário descarregar e eletrolisar as baterias de iões de lítio usadas antes de as reciclar. tratamento líquido, trituração, etc.; o processo de reciclagem de baterias de lítio usadas inclui principalmente pré-tratamento, tratamento secundário e tratamento avançado.
Uma vez que ainda resta alguma energia nas baterias usadas, o processo de pré-tratamento inclui um processo de descarga profunda, trituração e triagem física; o objetivo do tratamento secundário é conseguir a separação completa dos materiais activos positivos e negativos do substrato, sendo normalmente utilizados o tratamento térmico e os métodos de dissolução por solventes orgânicos.
Método de dissolução de solução alcalina e método de eletrólise para conseguir a separação completa dos dois; o tratamento avançado inclui principalmente dois processos de lixiviação e separação e purificação para extrair materiais metálicos valiosos.
6. processo de descarga de baterias de lítio usadas
O processo de descarga das baterias de iões de lítio usadas pode, em primeiro lugar, assegurar que o elemento de lítio no material ativo negativo da bateria regressa ao material ativo positivo e melhorar a taxa de recuperação do elemento de lítio. Em segundo lugar, pode eliminar a energia da bateria de iões de lítio usada e maximizar a redução de resíduos.
Pequenos riscos de segurança no processo de reciclagem. Atualmente, os métodos de descarga das baterias de iões de lítio usadas incluem principalmente a descarga em solução, a descarga em armário de descarga, a descarga em meio de descarga, etc.
O processo de descarga é de grande importância para todo o processo de reciclagem e utilização de baterias de iões de lítio usadas. Este processo não só afecta a taxa de recuperação dos elementos de lítio, como também tem um certo impacto na segurança de todo o processo de reciclagem e de outros processos.
No entanto, atualmente, o método de descarga tem as desvantagens de um longo período de descarga e de uma poluição grave durante o processo de descarga.
Por conseguinte, é urgente desenvolver um método de descarga eficiente para facilitar a produção industrial de resíduos de reciclagem de baterias de iões de lítio; devido à complexidade dos componentes valiosos nos resíduos de baterias de iões de lítio, o processo de reciclagem de resíduos de baterias de iões de lítio exige uma combinação de métodos físicos e químicos.
Este artigo divide a reciclagem e a utilização de baterias de iões de lítio usadas em métodos físicos, métodos químicos e métodos físicos e químicos combinados, de acordo com os principais métodos utilizados no processo de reciclagem de baterias de iões de lítio usadas.
7. recuperação do eletrólito de baterias de lítio usadas
O eletrólito é a substância mais poluente das baterias de iões de lítio usadas, pelo que um dos objectivos do tratamento das baterias de iões de lítio usadas é tratar inofensivamente o eletrólito das baterias de iões de lítio usadas; o método atual de tratamento dos electrólitos das baterias de iões de lítio usadas inclui principalmente: método mecânico, método de extração, etc.
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