Li-ion-batterier er afgørende for bærbare computere, mobiltelefoner og elektriske køretøjer, men de nødvendige ressourcer til at producere dem er begrænsede, og deres udvinding involverer miljømæssige og sociale spørgsmål. Genanvendelse af disse batterier er vanskelig, men en højtydende Li-ion genbrugslinje er nødvendig for genvinding af værdifulde materialer som kobber, kobolt, mangan og lithium ved den højest mulige renhed.

Genanvendelse af lithium-ion-batterier er afgørende for at forhindre forurening og genvinde værdifulde materialer. I øjeblikket genbruges kun omkring 50% Li-ion-batterier globalt, hvilket understreger behovet for forbedringer genbrugsprocesser og øge deres effektivitet.

I Rumænien er der initiativer finansieret af EU's ikke-refunderbare midler til at åbne nogle lithium-ion batterigenbrugsfabrikker, som kan bidrage væsentligt til håndteringen af affald og genvinding af materialer, der er nødvendige for produktionen af Li-ion-batterier.

cylindriske genbrugsbatterier

Li-ion batterier med hårdt etui

Lithium-ion-batterier med blødt etui

plader med positiv/negativ type

De vigtigste stadier i genbrugsprocessen af Li-ion-batterier

Genanvendelse af lithium-ion-batterier er et vigtigt skridt for genvinding af værdifulde materialer og reduktion af miljøpåvirkninger. Processen involverer flere trin, fra batteriopsamling og afladning, til adskillelse, makulering, adskillelse og rensning. Hvert trin er designet til at maksimere genvindingen af ædle metaller såsom lithium, kobolt, nikkel og mangan, samtidig med at det sikres sikkerheden og bæredygtigheden af processen.

Batteriopsamling og afladning

• Brugte lithium-ion-batterier indsamles fra forskellige kilder, såsom elektroniske enheder, elektriske køretøjer eller energilagringssystemer.
• Batterierne inspiceres for at identificere mulige skader eller lækage.
• Batterierne er fuldt afladet for at reducere risikoen for kemiske eller termiske reaktioner under forarbejdning. Dette trin kan opnås ved elektrisk udladning, kryogen frost eller nedsænkning i vandige opløsninger.

fjernelse af batterierne

• Batterierne skilles ad manuelt eller automatisk for at adskille individuelle celler fra andre komponenter såsom kabinettet, kabler og batteristyringssystem.
• Demonterede komponenter kan genbruges eller genbruges separat, afhængigt af deres tilstand.

makulering og adskillelse

• Battericellerne knuses mekanisk til et fint granulat.
• Granulatet er adskilt i forskellige fraktioner ved mekaniske processer, såsom raffinering, magnetisk adskillelse eller ved hjælp af hvirvelstrømme.
• Separate fraktioner indeholder materialer som kobber, aluminium, plast og „sort masse” (sammensat af aktive materialer af elektroder såsom nikkel, magnesium, kobolt, lithium, grafit).

Yderligere behandling

• Den sorte masse udsættes for yderligere processer, såsom pyrometallurgi (termisk behandling) eller hydrometallurgi (en proces, der involverer sure eller alkaliske opløsninger), for at udvinde og adskille værdifulde metaller, såsom lithium, kobolt, nikkel og mangan.
• Genvundne metaller kan bruges til fremstilling af nye lithium-ion-batterier eller i andre industrielle anvendelser.

oprensning og opnåelse af slutprodukter

• De ekstraherede metaller renses yderligere for at opfylde de krævede kvalitetsstandarder.
• De opnåede endelige produkter omfatter metaller som lithium, kobolt, nikkel, kobber og aluminium, som kan genindføres i produktionscyklussen.

Det er vigtigt at bemærke, at nogle stadier, såsom den pyrometallurgiske eller hydrometallurgiske behandling af den sorte masse, kan variere afhængigt af den specifikke teknologi, der bruges af hvert genbrugsanlæg. 

Genanvendt aluminium fra Li-ion-batterier

Kobber genbrugt fra Li-ion-batterier

Sort masse genbrugt fra Li-ion-batterier

Adskil materialer fra genanvendelse af Li-ion-batterier

Hvordan udvindes ædle materialer fra Li-ion-batterier?

pyrometallurgi

Pyrometallurgi involverer varmebehandling af batterier til at adskille værdifulde metaller. Processen omfatter følgende trin:

• Batterimakulering: Batterier makuleres i en hammermølle for at få små fragmenter.
• Smeltning: Fragmenterne smeltes ved høje temperaturer i en ovn, hvor metallerne adskilles fra andre materialer.
• Metalgenvinding: Værdifulde metaller som kobolt, nikkel og kobber genvindes fra smeltet masse.

Pyrometallurgi er effektiv til metalgenvinding, men den bruger meget energi og producerer drivhusgasemissioner.

hydmetalurgi

Hydmetallurgi bruger kemiske opløsninger til at opløse metaller i batterier. Stadierne omfatter:

• Strimlede batterier nedsænkes i sure pools eller andre kemiske opløsninger for at opløse metaller.
• Opløste metaller udfældes af opløsningen ved at tilsætte kemiske reagenser.
• De udfældede metaller renses for at opnå produkter af høj kvalitet.

Hydrometallurgi er mindre energisk intensiv end pyrometallurgi, men involverer brugen af farlige kemikalier.

Ultralydsteknologi

Ultralydsteknologi bruger højfrekvente lydbølger til at accelerere kemiske ekstraktionsprocesser. Stadierne omfatter:

• Batterierne udsættes for ultralydsbølger i en kemisk opløsning, som forbedrer opløsningen af metaller.
• Opløste metaller genvindes ved hjælp af standard kemiske metoder.

Ultralydsteknologi er effektiv og kan reducere den tid, det tager til metaludvinding.

Li-ion batterier genbrugslinje – nødvendige maskiner og produktionslayout

maskiner, der er nødvendige i en komplet strøm til en Li-ion batterigenbrugslinje:

• Den første hakkeproces udføres af en 2-akslet hakker, hvorfra hakkede materialer med en størrelse på 50 x 100-150 mm kommer ud
• Det strimlede materiale i den første hakker føres på en strimmel til raffinaderiet for en meget finere sekundær hakning, som vil reducere størrelsen til omkring 15 mm
• Det hakkede materiale tørres og føres ind i en luftseparator til adskillelse af tungt materiale, jernholdige og ikke-jernholdige metaller fra det lette materiale, for det meste plastik og sort masse
• pastaen og det sorte stof indføres i en mellemsilo og derefter hakkes i pulverform
• Jernholdige metaller er adskilt af en levende magnetisk tromleskærm og ikke-jernholdige metaller ved hjælp af en hvirvelstrømseparator
• Materialet tilføres en raffinaderi, den fine fraktion består af sort masse (i forholdet 50-80 %) og fyldes i de store poser. Overdimensioneret materiale adskilles i let materiale og tungt materiale til en zigzag-raffinaderi. Det tunge materiale samles i et trug under raffinaderiet.
• Det lette materiale bringes på den anden side til en ensartet størrelse ved hjælp af en hammermølle og opdeles i fem fraktioner af en sigtemaskine: det underdimensionerede materiale dannes af den sorte masse, og de tre adskillelsesenheder er dannet af kobber/aluminiumsfraktionerne, plast og jernholdige metaller