A Li-ion akkumulátorok elengedhetetlenek laptopokhoz, mobiltelefonokhoz és elektromos járművekhez, de az előállításukhoz szükséges erőforrások korlátozottak, kitermelésük környezeti és társadalmi problémákkal jár. Ezeknek az akkumulátoroknak az újrahasznosítása nehéz, de nagy teljesítményű Li-ion újrahasznosító vezetékre van szükség az értékes anyagok, például a réz, a kobalt, a mangán és a lítium lehető legnagyobb tisztaságú visszanyeréséhez.

A lítium-ion akkumulátorok újrahasznosítása elengedhetetlen a szennyezés megelőzéséhez és az értékes anyagok visszanyeréséhez. Jelenleg csak körülbelül 501 tonna Li-ion akkumulátort hasznosítanak újra világszerte, ami hangsúlyozza a fejlesztés szükségességét újrahasznosítási folyamatok és hatékonyságuk növelése.

Romániában vannak olyan kezdeményezések, amelyeket az EU vissza nem térítendő forrásai finanszíroznak néhány lítium-ion akkumulátor-újrahasznosító gyár megnyitására, amelyek jelentősen hozzájárulhatnak a hulladék kezeléséhez és a Li-ion akkumulátorok gyártásához szükséges anyagok visszanyeréséhez.

hengeres újrahasznosító akkumulátorok

Li-ion akkumulátorok kemény tokkal

Lítium-ion akkumulátorok puha tokkal

Pozitív/negatív típusú lemezek

A Li-ion akkumulátorok újrahasznosítási folyamatának fő szakaszai

A lítium-ion akkumulátorok újrahasznosítása fontos lépés az értékes anyagok visszanyerésében és a környezeti hatások csökkentése szempontjából. A folyamat több szakaszból áll, az akkumulátor begyűjtésétől és lemerülésétől a szétszerelésig, aprításig, elválasztásig és tisztításig. Mindegyik szakaszt úgy tervezték, hogy maximalizálja a nemesfémek, például a lítium, kobalt, nikkel és mangán visszanyerését, miközben biztosítja a folyamat biztonságát és fenntarthatóságát.

akkumulátor begyűjtés és lemerülés

• A használt lítium-ion akkumulátorokat különféle forrásokból, például elektronikus eszközökből, elektromos járművekből vagy energiatároló rendszerekből gyűjtik.
• Az akkumulátorokat megvizsgálják, hogy azonosítsák az esetleges sérüléseket vagy szivárgásokat.
• Az akkumulátorok teljesen lemerültek, hogy csökkentsék a feldolgozás során fellépő kémiai vagy termikus reakciók kockázatát. Ez a szakasz megvalósítható elektromos kisüléssel, kriogén fagylal vagy vizes oldatokba merítéssel.

Az elemek eltávolítása

• Az akkumulátorokat manuálisan vagy automatikusan szétszerelik, hogy elkülönítsék az egyes cellákat más alkatrészektől, például a háztól, a kábelektől és az akkumulátorkezelő rendszertől.
• A szétszerelt alkatrészek állapotuktól függően külön-külön is felhasználhatók vagy újrahasznosíthatók.

aprítás és elválasztás

• Az akkumulátorcellákat mechanikusan finom granulátummá zúzzák.
• A granulátumokat mechanikai folyamatok, például finomítás, mágneses elválasztás vagy örvényáramok segítségével különböző frakciókra osztják szét.
• A különálló frakciók olyan anyagokat tartalmaznak, mint a réz, alumínium, műanyag és „fekete tömeg” (amelyek aktív elektródákból, például nikkelből, magnéziumból, kobaltból, lítiumból, grafitból állnak).

további feldolgozás

• A fekete masszát további eljárásoknak vetik alá, mint például a pirometallurgia (termikus kezelés) vagy a hidrometallurgia (savas vagy lúgos oldatokat magában foglaló eljárás), értékes fémek, például lítium, kobalt, nikkel és mangán kivonására és elkülönítésére.
• A visszanyert fémek új lítium-ion akkumulátorok gyártására vagy más ipari alkalmazásokban használhatók.

Tisztítás és végtermékek beszerzése

• A kivont fémeket tovább tisztítják, hogy megfeleljenek a szükséges minőségi előírásoknak.
• A kapott végtermékek olyan fémeket tartalmaznak, mint a lítium, kobalt, nikkel, réz és alumínium, amelyek újra bevihetők a gyártási ciklusba.

Fontos megjegyezni, hogy egyes szakaszok, mint például a fekete tömeg pirometallurgiai vagy hidrometallurgiai kezelése, az egyes újrahasznosító létesítmények által használt technológiától függően változhatnak. 

Újrahasznosított alumínium Li-ion akkumulátorokból

Li-ion akkumulátorokból újrahasznosított réz

Fekete tömeg újrahasznosítva Li-ion akkumulátorokból

Különítse el az anyagokat a Li-ion akkumulátorok újrahasznosításától

Hogyan nyerik ki az értékes anyagokat a Li-ion akkumulátorokból?

pirometallurgia

A pirometallurgia magában foglalja az akkumulátorok hőkezelését az értékes fémek elkülönítésére. A folyamat a következő lépéseket tartalmazza:

• Akkumulátor aprítás: Az akkumulátorokat egy kalapácsmalomban aprítják, hogy apró töredékeket kapjanak.
• Olvadás: A töredékeket magas hőmérsékleten megolvasztják egy sütőben, ahol a fémek elválnak más anyagoktól.
• Fém visszanyerés: Az olvadt tömegből értékes fémek, például kobalt, nikkel és réz kerülnek kinyerésre.

A pirometallurgia hatékony a fémek visszanyerésére, de sok energiát fogyaszt és üvegházhatású gázok kibocsátását termeli.

vízi koefélék vizelése

A hidmetallurgia vegyi oldatokat használ a fémek akkumulátorokban való feloldására. A szakaszok a következők:

• Az aprított akkumulátorokat savmedencékbe vagy más vegyi oldatokba merítik a fémek feloldására.
• Az oldott fémeket az oldattal kémiai reagensek hozzáadásával kicsapják.
• A kicsapott fémeket tisztítják, hogy kiváló minőségű termékeket kapjanak.

A hidrometallurgia energetikailag kevésbé intenzív, mint a pirometallurgia, de veszélyes vegyi anyagok alkalmazásával jár.

ultrahangos technológia

Az ultrahangos technológia nagyfrekvenciás hanghullámokat használ a vegyi extrakciós folyamatok felgyorsítására. A szakaszok a következők:

• Az akkumulátorok kémiai oldatban ultrahanghullámoknak vannak kitéve, ami javítja a fémek oldódását.
• Az oldott fémeket szabványos kémiai módszerekkel nyerik ki.

Az ultrahangos technológia hatékony, és csökkentheti a fémkivonáshoz szükséges időt.

Li-ion akkumulátorok újrahasznosító vonala – szükséges gépek és gyártási elrendezés

teljes folyamban szükséges gépek egy Li-Ion akkumulátor-újrahasznosító vonalhoz:

• Az első aprítási folyamatot egy 2 tengelyes aprító végzi, amelyből 50 x 100-150 mm méretű apróra vágott anyagok jönnek ki
• Az első aprítóban lévő aprított anyagot egy szalagon viszik a finomítóba a sokkal finomabb másodlagos aprítás érdekében, ami körülbelül 15 mm-re csökkenti a méretet.
• Az apróra vágott anyagot megszárítják, és légleválasztóba táplálják a nehéz anyagok, vas- és színesfémek könnyű anyagtól, főleg műanyagtól és fekete tömegtől való elválasztására.
• A pasztát és a fekete anyagot egy köztes silóba juttatjuk, majd por formába vágjuk
• A vasfémeket élénk mágneses dobszűrő és színesfém választja el egymástól örvényáram-leválasztó segítségével
• Az anyagot egy finomítóba adagolják, a finom frakció fekete tömegből áll (50-80 % arányban), és a nagy zsákokban töltik meg. A túlméretezett anyag könnyű anyagból és nehéz anyagból cikcakkos finomítóvá válik szét. A nehéz anyagot a finomító alatti vályúban gyűjtik össze.
• A könnyű anyagot viszont egy kalapácsmalom segítségével egyenletes méretre hozzuk, és egy szitagép öt frakcióra osztja: a méreten aluli anyagot a fekete masszából alakítják ki, a három elválasztóegységet pedig réz/alumínium frakciók, műanyagok és vasfémek alkotják.