Les batteries Li-ion sont essentielles pour les ordinateurs portables, les téléphones portables et les véhicules électriques, mais les ressources nécessaires pour les produire sont limitées et leur extraction est liée à des problèmes environnementaux et sociaux. Le recyclage de ces batteries est difficile, mais une ligne de recyclage Li-ion haute performance est nécessaire pour la récupération de matériaux précieux tels que le cuivre, le cobalt, le manganèse et le lithium à la plus grande pureté possible.

Le recyclage des batteries au lithium-ion est essentiel pour prévenir la pollution et récupérer des matériaux précieux. Actuellement, seulement environ 50% de batteries Li-ion sont recyclées dans le monde, ce qui souligne la nécessité d'améliorer Processus de re et accroître leur efficacité.

En Roumanie, il existe des initiatives financées par des fonds non remboursables de l'UE pour ouvrir certaines usines de recyclage de batteries au lithium-ion, qui pourraient contribuer de manière significative à la gestion des déchets et à la récupération des matériaux nécessaires à la production de batteries Li-ion.

Batteries de recyclage cylindriques

Batteries Li-ion avec étui rigide

Batteries au lithium-ion avec étui souple

Plaques de caractères positives/négatives

Les principales étapes du processus de recyclage des batteries Li-Ion

Le recyclage des batteries lithium-ion est une étape importante pour la récupération de matériaux précieux et la réduction de l'impact environnemental. Le processus comprend plusieurs étapes, de la collecte et de la décharge de la batterie au démontage, au déchiquetage, à la séparation et à la purification. Chaque étape est conçue pour maximiser la récupération des métaux précieux tels que le lithium, le cobalt, le nickel et le manganèse, tout en assurant la sécurité et la durabilité du processus.

Collecte et décharge de la batterie

• Les batteries au lithium-ion usagées sont collectées à partir de diverses sources, telles que des appareils électroniques, des véhicules électriques ou des systèmes de stockage d'énergie.
• Les piles sont inspectées pour identifier les dommages ou fuites possibles.
• Les batteries sont complètement déchargées pour réduire le risque de réactions chimiques ou thermiques pendant le traitement. Cette étape peut être réalisée par décharge électrique, gel cryogénique ou immersion dans des solutions aqueuses.

Retrait des piles

• Les piles sont démontées manuellement ou automatiquement pour séparer les cellules individuelles d'autres composants tels que le boîtier, les câbles et le système de gestion des batteries.
• Les composants démantelés peuvent être réutilisés ou recyclés séparément, selon leur état.

Déchiquetage et séparation

• Les cellules de la batterie sont écrasées mécaniquement dans un granulé fin.
• Les granules sont séparés en différentes fractions par des processus mécaniques, tels que le raffinage, la séparation magnétique ou l'utilisation de courants de Foucault.
• Des fractions distinctes contiennent des matériaux tels que le cuivre, l'aluminium, le plastique et la „masse noire” (composé de matériaux actifs d'électrodes telles que le nickel, le magnésium, le cobalt, le lithium, le graphite).

Traitement ultéri

• La masse noire est soumise à des processus supplémentaires, tels que la pyrométallurgie (traitement thermique) ou l'hydrométallurgie (processus impliquant des solutions acides ou alcalines), pour extraire et séparer les métaux précieux, tels que le lithium, le cobalt, le nickel et le manganèse.
• Les métaux récupérés peuvent être utilisés pour la production de nouvelles batteries lithium-ion ou dans d'autres applications industrielles.

Purification et obtention des produits finaux

• Les métaux extraits sont encore purifiés pour répondre aux normes de qualité requises.
• Les produits finaux obtenus comprennent des métaux tels que le lithium, le cobalt, le nickel, le cuivre et l'aluminium, qui peuvent être réintroduits dans le cycle de production.

Il est important de noter que certaines étapes, telles que le traitement pyrométallurgique ou hydrométallurgique de la masse noire, peuvent varier en fonction de la technologie spécifique utilisée par chaque installation de recyclage. 

Aluminium recyclé à partir de batteries Li-ion

Cuivre recyclé à partir de batteries Li-ion

Masse noire recyclée à partir de batteries Li-ion

Séparez les matériaux du recyclage des batteries Li-ion

Comment les matériaux précieux sont-ils extraits des batteries Li-Ion ?

pyrométallurgie

La pyrométallurgie implique le traitement thermique des batteries pour séparer les métaux précieux. Le processus comprend les étapes suivantes :

• Déchiquetage des piles : Les piles sont déchiquetées dans un broyeur à marteaux pour obtenir de petits fragments.
• Melt : Les fragments sont fondus à haute température dans un four, où les métaux se séparent des autres matériaux.
• Récupération des métaux : Les métaux précieux tels que le cobalt, le nickel et le cuivre sont récupérés à partir de la masse fondue.

La pyrométallurgie est efficace pour la récupération des métaux, mais elle consomme beaucoup d'énergie et produit des émissions de gaz à effet de serre.

hydmétalurgie

Hydmetallurgy utilise des solutions chimiques pour dissoudre les métaux dans les batteries. Les étapes comprennent :

• Les piles déchiquetées sont immergées dans des bassins d'acide ou d'autres solutions chimiques pour dissoudre les métaux.
• Les métaux dissous sont précipités par la solution en ajoutant des réactifs chimiques.
• Les métaux précipités sont purifiés pour obtenir des produits de haute qualité.

L'hydrométallurgie est moins énergétiquement intensive que la pyrométallurgie, mais implique l'utilisation de produits chimiques dangereux.

Technologie ultrasonique

La technologie ultrasonique utilise des ondes sonores à haute fréquence pour accélérer les processus d'extraction chimique. Les étapes comprennent :

• Les batteries sont exposées à des ondes ultrasonores dans une solution chimique, ce qui améliore la dissolution des métaux.
• Les métaux dissous sont récupérés par des méthodes chimiques standard.

La technologie ultrasonique est efficace et peut réduire le temps nécessaire à l'extraction des métaux.

Ligne de recyclage des batteries Li-ion – machines et mise en page nécessaires

Machines nécessaires dans un flux complet pour une ligne de recyclage de batterie Li-ion :

• Le premier processus de hachage est effectué par un hacheur à 2 arbres à partir duquel sortiront des matériaux hachés d'une taille de 50 x 100-150 mm.
• Le matériau déchiqueté du premier hachoir est porté sur une bande au raffineur pour un hachage secondaire beaucoup plus fin, ce qui réduira la taille à environ 15 mm.
• Le matériau haché est séché et introduit dans un séparateur d'air pour séparer les matériaux lourds, les métaux ferreux et non ferreux du matériau léger, principalement en plastique et en masse noire.
• La pâte et la matière noire sont introduites dans un silo intermédiaire puis coupées en poudre
• Les métaux ferreux sont séparés par un tambour magnétique vibrant et des métaux non ferreux à l'aide d'un séparateur de courant de Foucault
• Le matériau est alimenté à un raffineur, la fraction fine est constituée de masse noire (dans la proportion de 50-80 %) et est remplie dans les grands sacs. Le matériau surdimensionné se sépare en un matériau léger et en un matériau lourd en un raffineur en zigzag. Le matériel lourd est collecté dans un abreuvoir sous le raffineur.
• Le matériau léger, quant à lui, est porté à une taille uniforme à l'aide d'un broyeur à marteaux et divisé en cinq fractions par une machine à tamiser : le matériau sous-dimensionné est formé à partir de la masse noire et les trois unités de séparation sont formées par les fractions de cuivre/aluminium, les plastiques et les métaux ferreux.