Li-ion batérie sú nevyhnutné pre notebooky, mobilné telefóny a elektrické vozidlá, ale zdroje potrebné na ich výrobu sú obmedzené a ich extrakcia zahŕňa environmentálne a sociálne problémy. Recyklácia týchto batérií je náročná, ale vysokovýkonná lítium recyklácie lítikov je nevyhnutná na získanie cenných materiálov, ako je meď, kobalt, mangán a lítium, pri najvyššej možnej čistote.

Recyklácia lítium-iónových batérií je nevyhnutná na zabránenie znečisteniu a získanie cenných materiálov. V súčasnosti sa celosvetovo recykluje len asi 501 TP3T lítium-iónových batérií, čo podčiarkuje potrebu zlepšenia recyklačné procesy a zvýšenie ich efektívnosti.

V Rumunsku existujú iniciatívy financované z nevratných prostriedkov EÚ na otvorenie niektorých tovární na recykláciu lítium-iónových batérií, čo by mohlo výrazne prispieť k nakladaniu s odpadom a zhodnocovaniu materiálov potrebných na výrobu lítium-iónových batérií.

valcové recyklačné batérie

Li-ion batérie s pevným puzdrom

lítium-iónové batérie s mäkkým puzdrom

Tysky pozitívneho/negatívneho typu

Hlavné stupne v procese recyklácie lítium-iónových batérií

Recyklácia lítium-iónových batérií je dôležitým krokom pre zhodnocovanie cenných materiálov a zníženie vplyvu na životné prostredie. Proces zahŕňa niekoľko stupňov, od zberu a vybíjania batérie, až po demontážu, drvenie, separáciu a čistenie. Každá fáza je navrhnutá tak, aby maximalizovala regeneráciu drahých kovov, ako je lítium, kobalt, nikel a mangán, a zároveň zaistila bezpečnosť a udržateľnosť procesu.

Zber a vybíjanie batérie

• Použité lítium-iónové batérie sa zbierajú z rôznych zdrojov, ako sú elektronické zariadenia, elektrické vozidlá alebo systémy skladovania energie.
• Batérie sa kontrolujú, aby sa zistilo možné poškodenie alebo únik.
• Batérie sú úplne vybité, aby sa znížilo riziko chemických alebo tepelných reakcií počas spracovania. Toto štádium možno dosiahnuť elektrickým výbojom, kryogénnym mrazom alebo ponorením do vodných roztokov.

vybratie batérií

• Batérie sa rozoberajú manuálne alebo automaticky, aby sa oddelili jednotlivé články od ostatných komponentov, ako je puzdro, káble a systém správy batérie.
• Demontované komponenty je možné opätovne použiť alebo recyklovať oddelene, v závislosti od ich stavu.

skartovanie a oddelenie

• Články batérie sú mechanicky rozdrvené na jemnú granulu.
• Granule sú rozdelené na rôzne frakcie mechanickými procesmi, ako je rafinácia, magnetická separácia alebo použitie vírivých prúdov.
• Samostatné frakcie obsahujú materiály ako meď, hliník, plast a „čierna hmotnosť” (zložená z aktívnych materiálov elektród, ako je nikel, horčík, kobalt, lítium, grafit).

Ďalšie spracovanie

• Čierna hmota je podrobená ďalším procesom, ako je pyrometalurgický (tepelný ošetrenie) alebo hydrometalurgia (proces zahŕňajúci kyslé alebo alkalické roztoky), na extrakciu a separáciu cenných kovov, ako je lítium, kobalt, nikel a mangán.
• Získané kovy možno použiť na výrobu nových lítium-iónových batérií alebo v iných priemyselných aplikáciách.

čistenie a získanie konečných produktov

• Extrahované kovy sa ďalej čistia, aby spĺňali požadované normy kvality.
• Medzi konečné získané produkty patria kovy ako lítium, kobalt, nikel, meď a hliník, ktoré možno znovu zaviesť do výrobného cyklu.

Je dôležité poznamenať, že niektoré stupne, ako napríklad pyrometalurgické alebo hydrometalurgické spracovanie čiernej hmoty, sa môžu líšiť v závislosti od špecifickej technológie používanej každým recyklačným zariadením. 

recyklovaný hliník z Li-ion batérií

Meď recyklovaná z lítium-iónových batérií

Čierna hmota recyklovaná z lítium-iónových batérií

Oddeľte materiály od recyklácie lítium-iónových batérií

Ako sa vzácne materiály získavajú z lítium-iónových batérií?

pyrometalurgia

Pyrometalurgia zahŕňa tepelné spracovanie batérií na oddelenie cenných kovov. Proces zahŕňa nasledujúce kroky:

• Rozdrvenie batérie: Batérie sa drvia v kladivovom mlyne, aby získali malé úlomky.
• Tavenie: Fragmenty sa pri vysokých teplotách roztavia v peci, kde sa kovy oddeľujú od iných materiálov.
• Obnova kovu: Cenné kovy ako kobalt, nikel a meď sa získavajú z roztavenej hmoty.

Pyrometalurgia je účinná na zhodnocovanie kovov, ale spotrebuje veľa energie a produkuje emisie skleníkových plynov.

hydmetalurgia

Hydmetalurgia využíva chemické roztoky na rozpúšťanie kovov v batériách. Etapy zahŕňajú:

• Nastrúhané batérie sú ponorené do kyslých zásob alebo iných chemických roztokov na rozpustenie kovov.
• Rozpustené kovy sa vyzrážajú roztokom pridaním chemických činidiel.
• Vyzrážané kovy sa čistia, aby sa získali vysoko kvalitné produkty.

Hydrometalurgia je energeticky menej náročná ako pyrometalurgia, ale zahŕňa použitie nebezpečných chemikálií.

ultrazvuková technológia

Ultrazvuková technológia využíva vysokofrekvenčné zvukové vlny na urýchlenie procesov chemickej extrakcie. Etapy zahŕňajú:

• Batérie sú v chemickom roztoku vystavené ultrazvukovým vlnám, čo zlepšuje rozpúšťanie kovov.
• Rozpustené kovy sa získavajú štandardnými chemickými metódami.

Ultrazvuková technológia je účinná a môže skrátiť čas potrebný na extrakciu kovu.

Li-ion batérie Recyklačná linka – potrebné stroje a výrobné usporiadanie

Stroje potrebné v kompletnom prúde pre recyklačnú linku Li-ion batérií:

• Prvý proces sekania vykonáva 2-hriadeľový sekáč, z ktorého vychádzajú nasekané materiály s veľkosťou 50 x 100-150 mm
• Nastrúhaný materiál v prvom chopperi sa prenáša na páse do rafinérie pre oveľa jemnejšie sekundárne sekanie, čím sa veľkosť zníži na približne 15 mm
• Nasekaný materiál sa vysuší a privedie do separátora vzduchu na oddelenie ťažkého materiálu, železných a neželezných kovov od ľahkého materiálu, väčšinou plastovej a čiernej hmoty
• pasta a čierna hmota sa zavedú do medziľahlého sila a potom sa nasekajú do práškovej formy
• Železné kovy sú oddelené žiarivou magnetickou bubnovou clonou a neželeznými kovmi pomocou separátora vírivých prúdov
• Materiál sa privádza do rafinéry, jemná frakcia pozostáva z čiernej hmoty (v pomere 50-80 %) a je naplnená vo veľkých vreciach. Nadrozmerný materiál sa rozdeľuje na ľahký a ťažký materiál na cik-cak rafinér. Ťažký materiál sa zhromažďuje v koryte pod rafinérom.
• Ľahký materiál sa na druhej strane dostane do jednotnej veľkosti pomocou kladiva a rozdelí na päť frakcií sitovým strojom: poddimenzovaný materiál sa vytvorí z čiernej hmoty a tri separačné jednotky tvoria meď/hliníkové frakcie, plasty a železné kovy