Li-ion baterie jsou nezbytné pro notebooky, mobilní telefony a elektrická vozidla, ale zdroje potřebné k jejich výrobě jsou omezené a jejich těžba zahrnuje environmentální a sociální problémy. Recyklace těchto baterií je obtížná, ale pro získání cenných materiálů, jako je měď, kobalt, mangan a lithium, je nezbytná vysoce výkonná recyklační linka Li-ion při nejvyšší možné čistotě.

Recyklace lithium-iontových baterií je nezbytná pro zabránění znečištění a získávání cenných materiálů. V současné době je celosvětově recyklováno pouze asi 50% Li-ion baterií, což podtrhuje potřebu zlepšení recyklační procesy a zvýšení jejich efektivity.

V Rumunsku existují iniciativy financované z EU nevratných fondů na otevření některých továren na recyklaci lithium-iontových baterií, které by mohly významně přispět k nakládání s odpady a získávání materiálů nezbytných pro výrobu Li-ion baterií.

Válcové recyklační baterie

Li-ion baterie s pevným pouzdrem

lithium-iontové baterie s měkkým pouzdrem

desky pozitivního/negativního typu

hlavní fáze procesu recyklace Li-ion baterií

Recyklace lithium-iontových baterií je důležitým krokem pro obnovu cenných materiálů a snížení dopadu na životní prostředí. Proces zahrnuje několik fází, od sběru a vybíjení baterie až po demontáž, drcení, separaci a čištění. Každá fáze je navržena tak, aby maximalizovala obnovu drahých kovů, jako je lithium, kobalt, nikl a mangan, a zároveň zajistila bezpečnost a udržitelnost procesu.

sběr a vybíjení baterie

• Použité lithium-iontové baterie jsou shromažďovány z různých zdrojů, jako jsou elektronická zařízení, elektrická vozidla nebo systémy pro ukládání energie.
• Baterie jsou zkontrolovány, aby se zjistilo možné poškození nebo únik.
• Baterie jsou plně vybité, aby se snížilo riziko chemických nebo tepelných reakcí během zpracování. Tohoto stupně lze dosáhnout elektrickým výbojem, kryogenním mrazem nebo ponořením do vodných roztoků.

Vyjmutí baterií

• Baterie jsou demontovány ručně nebo automaticky, aby se oddělily jednotlivé články od ostatních součástí, jako je pouzdro, kabely a systém správy baterií.
• Demontované součásti lze znovu použít nebo recyklovat samostatně, v závislosti na jejich stavu.

drcení a oddělení

• Bateriové články jsou mechanicky rozdrceny do jemného granulátu.
• Granule jsou rozděleny na různé frakce mechanickými procesy, jako je rafinace, magnetická separace nebo použití vířivých proudů.
• Oddělené frakce obsahují materiály jako měď, hliník, plasty a „černá hmota” (složené z aktivních materiálů elektrod, jako je nikl, hořčík, kobalt, lithium, grafit).

další zpracování

• Černá hmota je podrobena dalším procesům, jako je pyrometalurgie (termální zpracování) nebo hydrometalurgie (proces zahrnující kyselé nebo alkalické roztoky), aby se extrahovaly a oddělovaly cenné kovy, jako je lithium, kobalt, nikl a mangan.
• Získané kovy lze použít pro výrobu nových lithium-iontových baterií nebo v jiných průmyslových aplikacích.

čištění a získávání konečných produktů

• Extrahované kovy se dále čistí, aby splňovaly požadované standardy kvality.
• Mezi získané konečné produkty patří kovy, jako je lithium, kobalt, nikl, měď a hliník, které lze znovu zavést do výrobního cyklu.

Je důležité poznamenat, že některé fáze, jako je pyrometalurgické nebo hydrometalurgické zpracování černé hmoty, se mohou lišit v závislosti na konkrétní technologii používané každým recyklačním zařízením. 

Recyklovaný hliník z Li-ion baterií

měď recyklovaná z Li-ion baterií

Černá hmota recyklovaná z Li-ion baterií

Oddělte materiály od recyklace Li-ion baterií

Jak se z Li-ion baterií získávají vzácné materiály?

pyrometalurgie

Pyrometalurgie zahrnuje tepelné zpracování baterií pro oddělení cenných kovů. Proces zahrnuje následující kroky:

• Skartování baterií: Baterie jsou rozdrceny v kladivovém mlýnu, aby získaly malé úlomky.
• Tavení: Fragmenty se tají při vysokých teplotách v peci, kde se kovy oddělují od ostatních materiálů.
• Obnova kovů: Cenné kovy, jako je kobalt, nikl a měď, se získávají z roztavené hmoty.

Pyrometalurgie je účinná pro získávání kovů, ale spotřebovává hodně energie a produkuje emise skleníkových plynů.

hydrametologie

Hydmetalurgie využívá chemické roztoky k rozpouštění kovů v bateriích. Mezi fáze patří:

• Rozdrcené baterie jsou ponořeny do kyselých bazénů nebo jiných chemických roztoků pro rozpouštění kovů.
• Rozpuštěné kovy se roztokem vysrážejí přidáním chemických činidel.
• Vysrážené kovy se čistí, aby se získaly vysoce kvalitní produkty.

Hydrometalurgie je méně energeticky náročná než pyrometalurgie, ale zahrnuje použití nebezpečných chemikálií.

ultrazvuková technologie

Ultrazvuková technologie využívá vysokofrekvenční zvukové vlny k urychlení procesů chemické extrakce. Mezi fáze patří:

• Baterie jsou vystaveny ultrazvukovým vlnám v chemickém roztoku, který zlepšuje rozpouštění kovů.
• Rozpuštěné kovy se získávají standardními chemickými metodami.

Ultrazvuková technologie je účinná a může zkrátit dobu potřebnou k extrakci kovů.

Li-ion baterií recyklační linka – potřebné stroje a výrobní uspořádání

stroje potřebné v kompletním proudu pro linku recyklace Li-ion baterií:

• První proces sekání se provádí 2-hřídelovým sekáčkem, ze kterého vycházejí nasekané materiály o velikosti 50 x 100-150 mm
• Nastrouhaný materiál v prvním vrtulníku se přenáší na pásu do rafinéru pro mnohem jemnější sekundární sekání, které zmenší velikost na cca 15 mm
• Nasekaný materiál se vysuší a přivede do vzduchového oddělovače pro oddělování těžkého materiálu, železných a neželezných kovů od lehkého materiálu, většinou plastu a černé hmoty
• Pasta a černá hmota se zavedou do mezilehlého sila a poté se nasekají do práškové formy
• Železné kovy jsou odděleny zářivým magnetickým bubnovým sítem a neželeznými kovy pomocí separátoru vířivého proudu
• Materiál je přiváděn do rafinéru, jemná frakce se skládá z černé hmoty (v poměru 50-80 %) a je vyplněna velkými pytli. Nadměrný materiál se dělí na lehký materiál a těžký materiál do klikatého rafinéru. Těžký materiál se shromažďuje ve žlabu pod rafinérem.
• Lehký materiál je na druhé straně přiveden do jednotné velikosti pomocí kladíva a rozdělen do pěti frakcí sítem: podměrečný materiál se tvoří z černé hmoty a tři separační jednotky jsou tvořeny měděnými/hlinitými frakcemi, plasty a železnými kovy.