Li-ionbatterijen zijn essentieel voor laptops, mobiele telefoons en elektrische voertuigen, maar de middelen die nodig zijn om ze te produceren zijn beperkt en hun winning omvat milieu- en sociale problemen. Het recyclen van deze batterijen is moeilijk, maar een krachtige Li-Ion-recyclinglijn is nodig voor het terugwinnen van waardevolle materialen zoals koper, kobalt, mangaan en lithium bij de hoogst mogelijke zuiverheid.

Het recyclen van lithium-ionbatterijen is essentieel om vervuiling te voorkomen en waardevolle materialen te herstellen. Momenteel worden wereldwijd slechts ongeveer 501 TP3T aan Li-ion-batterijen gerecycled, wat de noodzaak van verbetering onderstreept Recyclingprocessen en hun efficiëntie te verhogen.

In Roemenië zijn er initiatieven die door niet-restitueerbare middelen van de EU worden gefinancierd om een aantal lithium-ionbatterijrecyclingfabrieken te openen, die aanzienlijk kunnen bijdragen aan het beheer van afval en het terugwinnen van materialen die nodig zijn voor de productie van Li-ionbatterijen.

Cilindrische recyclingbatterijen

Li-ion batterijen met harde koffer

Lithium-ionbatterijen met zachte behuizing

Positieve/negatieve typeplaten

De belangrijkste fasen in het recyclingproces van Li-ion-batterijen

Het recyclen van lithium-ionbatterijen is een belangrijke stap voor het terugwinnen van waardevolle materialen en het verminderen van de milieu-impact. Het proces omvat verschillende fasen, van het verzamelen en ontladen van de batterij tot demontage, versnippering, scheiding en zuivering. Elke fase is ontworpen om het herstel van edele metalen zoals lithium, kobalt, nikkel en mangaan te maximaliseren, terwijl de veiligheid en duurzaamheid van het proces wordt gewaarborgd.

Batterij verzamelen en ontladen

• Gebruikte lithium-ionbatterijen worden verzameld uit verschillende bronnen, zoals elektronische apparaten, elektrische voertuigen of energieopslagsystemen.
• De batterijen worden geïnspecteerd om mogelijke schade of lekkage te identificeren.
• De batterijen zijn volledig ontladen om het risico op chemische of thermische reacties tijdens de verwerking te verminderen. Deze fase kan worden bereikt door elektrische ontlading, cryogene vorst of onderdompeling in waterige oplossingen.

De batterijen verwijderen

• De batterijen worden handmatig of automatisch gedemonteerd om afzonderlijke cellen te scheiden van andere componenten zoals de behuizing, kabels en batterijbeheersysteem.
• Gedemonteerde componenten kunnen, afhankelijk van hun staat, afzonderlijk worden hergebruikt of gerecycled.

Versnipperen en scheiden

• De batterijcellen worden mechanisch verpletterd tot een fijn granulaat.
• De korrels worden door mechanische processen in verschillende fracties gescheiden, zoals raffinage, magnetische scheiding of het gebruik van wervelstromen.
• Afzonderlijke fracties bevatten materialen zoals koper, aluminium, plastic en „zwarte massa” (samengesteld uit actieve materialen van elektroden zoals nikkel, magnesium, kobalt, lithium, grafiet).

Verdere verwerking

• De zwarte massa wordt onderworpen aan aanvullende processen, zoals pyrometallurgie (thermische behandeling) of hydrometallurgie (een proces waarbij zure of alkalische oplossingen betrokken zijn), om waardevolle metalen, zoals lithium, kobalt, nikkel en mangaan, te extraheren en te scheiden.
• Herstelde metalen kunnen worden gebruikt voor de productie van nieuwe lithium-ionbatterijen of in andere industriële toepassingen.

Zuiveren en eindproducten verkrijgen

• De geëxtraheerde metalen worden verder gezuiverd om aan de vereiste kwaliteitsnormen te voldoen.
• De verkregen eindproducten omvatten metalen zoals lithium, kobalt, nikkel, koper en aluminium, die opnieuw in de productiecyclus kunnen worden geïntroduceerd.

Het is belangrijk op te merken dat sommige stadia, zoals de pyrometallurgische of hydrometallurgische behandeling van de zwarte massa, kunnen variëren afhankelijk van de specifieke technologie die door elke recyclingfaciliteit wordt gebruikt. 

Gerecycled aluminium van Li-ion batterijen

Koper gerecycled uit Li-ion batterijen

Zwarte massa gerecycled uit Li-ion batterijen

Afzonderlijk materiaal van de recycling van Li-ion batterijen

Hoe worden kostbare materialen uit Li-ion-batterijen gehaald?

pyrometallurgie

Pyrometallurgie omvat een warmtebehandeling van batterijen om waardevolle metalen te scheiden. Het proces omvat de volgende stappen:

• Batterijvernietiging: batterijen worden in een hamermolen versnipperd om kleine fragmenten te krijgen.
• Smelten: De fragmenten worden gesmolten bij hoge temperaturen in een oven, waar de metalen zich scheiden van andere materialen.
• Metaalterugwinning: Waardevolle metalen zoals kobalt, nikkel en koper worden gewonnen uit gesmolten massa.

Pyrometallurgie is effectief voor metaalterugwinning, maar het verbruikt veel energie en produceert broeikasgasemissies.

hydmetalurgie

Hydmetallurgie gebruikt chemische oplossingen om metalen in batterijen op te lossen. De etappes omvatten:

• Versnipperde batterijen worden ondergedompeld in zure zwembaden of andere chemische oplossingen om metalen op te lossen.
• Opgeloste metalen worden door de oplossing geprecipiteerd door chemische reagentia toe te voegen.
• De neergeslagen metalen worden gezuiverd om producten van hoge kwaliteit te verkrijgen.

Hydrometallurgie is minder energetisch intensief dan pyrometallurgie, maar omvat het gebruik van gevaarlijke chemicaliën.

Ultrasone technologie

Ultrasone technologie maakt gebruik van hoogfrequente geluidsgolven om chemische extractieprocessen te versnellen. De etappes omvatten:

• De batterijen worden blootgesteld aan ultrasone golven in een chemische oplossing, wat de oplossing van metalen verbetert.
• Opgeloste metalen worden gewonnen door middel van standaard chemische methoden.

Ultrasone technologie is effectief en kan de tijd die nodig is voor metaalextractie verminderen.

Li-ion batterijen Recycling Line – benodigde machines en productielay-out

Machines nodig in een complete stroom voor een Li-ion batterij recyclinglijn:

• Het eerste hakproces wordt uitgevoerd door een hakmolen met 2 as, waaruit gehakte materialen met een afmeting van 50 x 100-150 mm zullen uitkomen
• Het geraspte materiaal in de eerste hakmes wordt op een strook naar de raffinaderij gedragen voor een veel fijner secundair hakken, waardoor de grootte wordt teruggebracht tot ongeveer 15 mm
• Het gehakte materiaal wordt gedroogd en in een luchtafscheider gevoerd voor het scheiden van zwaar materiaal, ferro en non-ferro metalen van het lichte materiaal, meestal plastic en zwarte massa
• De pasta en zwarte materie worden in een tussenliggende silo gebracht en vervolgens in poedervorm gehakt
• Ferrometalen worden gescheiden door een levendig magnetisch trommelscherm en non-ferro metalen met behulp van een wervelstroomafscheider
• Het materiaal wordt aan een raffinaderij gevoerd, de fijne fractie bestaat uit zwarte massa (in de verhouding van 50-80 %) en wordt in de big bags gevuld. Oversized materiaal scheidt zich in licht materiaal en zwaar materiaal in een zigzagraffinaderij. Het zware materiaal wordt verzameld in een trog onder de raffinaderij.
• Het lichte materiaal daarentegen wordt met behulp van een hamermolen tot een uniforme maat gebracht en door een zeefmachine verdeeld in vijf fracties: het ondermaatse materiaal wordt gevormd uit de zwarte massa en de drie scheidingseenheden worden gevormd door de koper/aluminiumfracties, kunststoffen en ijzerhoudende metalen