Kuvaus Li-ion-akkujen teknologisesta virtauksesta

Li-ion-akut ovat välttämättömiä kannettavissa tietokoneissa, matkapuhelimissa ja sähköajoneuvoissa, mutta niiden tuottamiseen tarvittavat resurssit ovat rajalliset ja niiden talteenotto liittyy ympäristö- ja sosiaalisiin kysymyksiin. Näiden akkujen kierrätys on vaikeaa, mutta korkean suorituskyvyn Li-ion-kierrätyslinja on välttämätön arvokkaiden materiaalien, kuten kuparin, koboltin, mangaanin ja litiumin, talteenottamiseksi mahdollisimman puhtaudella.

Litiumioniakkujen kierrätys on välttämätöntä saastumisen ehkäisemiseksi ja arvokkaiden materiaalien talteenottamiseksi. Tällä hetkellä vain noin 501 TP3T Li-ion-akkuja kierrätetään maailmanlaajuisesti, mikä korostaa parannustarvetta kierrätysprosessit ja lisää niiden tehokkuutta.

Romaniassa on EU:n ei-palautettavat rahastot rahoittavat aloitteita joidenkin litiumioniakkujen kierrätystehtaiden avaamiseen, mikä voisi edistää merkittävästi jätteiden huoltoa ja Li-ion-akkujen valmistukseen tarvittavien materiaalien talteenottoa.

lieriömäiset kierrätysakut

Li-ion paristot kovalla kotelolla

Litiumioniakut pehmeällä kotelolla

Positiiviset/negatiiviset levyt

Li-ion-akkujen kierrätysprosessin päävaiheet

Litiumioniakkujen kierrätys on tärkeä askel arvokkaiden materiaalien talteenotossa ja ympäristövaikutusten vähentämisessä. Prosessi sisältää useita vaiheita akun keräämisestä ja purkamisesta purkamiseen, murskaamiseen, erottamiseen ja puhdistukseen. Jokainen vaihe on suunniteltu maksimoimaan jalometallien, kuten litiumin, koboltin, nikkelin ja mangaanin, talteenotto, samalla kun varmistetaan prosessin turvallisuus ja kestävyys.

Akun kerääminen ja purkautuminen

Käytetyt litiumioniakut kerätään eri lähteistä, kuten elektronisista laitteista, sähköajoneuvoista tai energian varastointijärjestelmistä.
Akut tarkastetaan mahdollisten vaurioiden tai vuotojen tunnistamiseksi.
Akut ovat täysin tyhjennettynä kemiallisten tai lämpöreaktioiden riskin vähentämiseksi käsittelyn aikana. Tämä vaihe voidaan saavuttaa sähköpurkauksella, kryogeenisella huurreella tai upottamalla vesiliuoksiin.

Akkujen poistaminen

Akut puretaan manuaalisesti tai automaattisesti yksittäisten kennojen erottamiseksi muista komponenteista, kuten kotelosta, kaapeleista ja akun hallintajärjestelmästä.
Puretut komponentit voidaan käyttää uudelleen tai kierrättää erikseen tilasta riippuen.

murskaus ja erottaminen

Akkukennot murskataan mekaanisesti hienoksi rakeiseksi.
Rakeet erotetaan eri fraktioiksi mekaanisilla prosesseilla, kuten jalostus, magneettierotus tai pyörrevirrat.
Erilliset fraktiot sisältävät materiaaleja, kuten kuparia, alumiinia, muovia ja „mustaa massaa” (joka koostuu elektrodien aktiivisista materiaaleista, kuten nikkeli, magnesium, koboltti, litium, grafiitti).

jatkokäsittely

Musta massa altistetaan lisäprosesseille, kuten pyrometallurgialle (lämpökäsittely) tai hydrometallurgialle (prosessi, johon liittyy happamia tai alkalisia liuoksia), arvometallien, kuten litiumin, koboltin, nikkelin ja mangaanin, erottamiseksi ja erottamiseksi.
Talteenotettuja metalleja voidaan käyttää uusien litiumioniakkujen valmistukseen tai muihin teollisiin sovelluksiin.

puhdistaminen ja lopputuotteiden hankkiminen

Uutetut metallit puhdistetaan edelleen vastaamaan vaadittuja laatustandardeja.
Lopputuotteita ovat metallit, kuten litium, koboltti, nikkeli, kupari ja alumiini, jotka voidaan tuoda uudelleen tuotantosykliin.

On tärkeää huomata, että jotkin vaiheet, kuten mustan massan pyrometallurginen tai hydrometallurginen käsittely, voivat vaihdella kunkin kierrätyslaitoksen käyttämän tekniikan mukaan.

Miten arvokkaat materiaalit uutetaan Li-ion-akuista?

pyrometallurginen

Pyrometallurgiaan kuuluu akkujen lämpökäsittely arvokkaiden metallien erottamiseksi. Prosessi sisältää seuraavat vaiheet:

Akun murskaus: Akut murskataan vasaramyllyssä pienten sirpaleiden saamiseksi.
Sulatus: Sirpaleet sulatetaan korkeissa lämpötiloissa uunissa, jossa metallit erottuvat muista materiaaleista.
Metallin talteenotto: Arvometallit, kuten koboltti, nikkeli ja kupari, otetaan talteen sulasta massasta.

Pyrometallurgia on tehokas metallin talteenottoon, mutta se kuluttaa paljon energiaa ja tuottaa kasvihuonekaasupäästöjä.

hydmetalurgia

Hydmetallurgia käyttää kemiallisia liuoksia metallien liuottamiseen akkuihin. Vaiheet sisältävät:

Silputut akut upotetaan happopooliin tai muihin kemiallisiin liuoksiin metallien liuottamiseksi.
Liuos saostaa liuenneet metallit lisäämällä kemiallisia reagensseja.
Saostetut metallit puhdistetaan korkealaatuisten tuotteiden saamiseksi.

Hydrometallurgia on vähemmän energeettisesti intensiivistä kuin pyrometallurgia, mutta siihen liittyy vaarallisten kemikaalien käyttöä.

ultraäänitekniikka

Ultraäänitekniikka käyttää korkeataajuisia ääniaaltoja kemiallisten uuttoprosessien nopeuttamiseen. Vaiheet sisältävät:

Akut altistuvat ultraääniaalloille kemiallisessa liuoksessa, mikä parantaa metallien liukenemista.
Liuenneet metallit otetaan talteen tavallisilla kemiallisilla menetelmillä.

Ultraäänitekniikka on tehokas ja voi lyhentää metallin uuttoon kuluvaa aikaa.

Li-ion Batteries Recycling Line – tarvittavat koneet ja tuotantoasetelma

koneet, joita tarvitaan täydellisessä virtauksessa Li-ion-akun kierrätyslinjalle:

Ensimmäinen pilkkomisprosessi suoritetaan 2-akselisella katkaisijalla, josta 50 x 100-150 mm:n kokoiset pilkotut materiaalit tulevat ulos
Ensimmäisessä katkaisijassa oleva silputtu materiaali kuljetetaan nauhalla jalostajaan paljon hienompaa toissijaista pilkkomista varten, mikä pienentää koon noin 15 mm:iin
Hienonnettu materiaali kuivataan ja syötetään ilmanerottimeen erottamaan raskaat materiaalit, rauta- ja ei-rautametallit kevyestä materiaalista, enimmäkseen muovista ja mustasta massasta
Tahna ja musta aine lisätään välisiiloon ja pilkotaan sitten jauhemuotoon
Rautametallit erotetaan eloisalla magneettirummulla ja ei-rautametallilla pyörrevirran erottimen avulla
Materiaali syötetään jalostajaan, hieno jae koostuu mustasta massasta (suhteessa 50-80 %) ja täytetään isoissa pusseissa. Ylisuuri materiaali erottuu kevyeksi materiaaliksi ja raskaaksi materiaaliksi siksak-jalostajaksi. Raskas materiaali kerätään jalostamon alle.
Kevyt materiaali puolestaan saatetaan tasakokoiseksi vasaramyllyn avulla ja jaetaan viiteen fraktioon seulakoneella: alamittainen materiaali on muodostettu mustasta massasta ja kolme erotusyksikköä muodostuvat kupari/alumiinifraktioista, muovista ja rautametalleista.