Bateriile Li-ion sunt esențiale pentru laptopuri, telefoane mobile și vehicule electrice, dar resursele necesare pentru producerea lor sunt limitate și extragerea acestora implică probleme ecologice și sociale. Reciclarea acestor baterii este dificilă însă o linie reciclare baterii Li-ion performantă este necesară pentru recuperarea materialelor valoroase precum cupru, cobalt, mangan și litiu la o puritate cât mai mare.

Reciclarea bateriilor litiu-ion este esențială pentru a preveni poluarea și pentru a recupera materiale valoroase. În prezent, doar aproximativ 50% din bateriile Li-ion sunt reciclate la nivel global, ceea ce subliniază necesitatea îmbunătățirii proceselor de reciclare și a creșterii eficienței acestora.

În România există inițiative finanțate prin fonduri nerambursabile UE pentru deschiderea unor fabrici de reciclare a bateriilor litiu-ion, ceea ce ar putea contribui semnificativ la gestionarea deșeurilor și la recuperarea materialelor necesare producției de baterii Li-ion.

baterii cilindrice pentru reciclare

baterii li-ion cu carcasa dura

baterii litiu ion cu carcasa moale

placi de tip pozitiv / negativ

Principalele etape din procesul de reciclare a baterilor Li-ion

Reciclarea bateriilor litiu-ion este un pas important pentru recuperarea materialelor valoroase și reducerea impactului asupra mediului. Procesul implică mai multe etape, de la colectarea și descărcarea bateriilor, până la demontare, mărunțire, separare și purificare. Fiecare etapă este concepută pentru a maximiza recuperarea metalelor prețioase precum litiu, cobalt, nichel și mangan, asigurând în același timp siguranța și sustenabilitatea procesului.

Colectare și descărcare baterii

• Bateriile litiu-ion uzate sunt colectate de la diverse surse, cum ar fi dispozitive electronice, vehicule electrice sau sisteme de stocare a energiei.
• Bateriile sunt inspectate pentru a identifica eventuale deteriorări sau scurgeri.
• Bateriile sunt descărcate complet pentru a reduce riscul de reacții chimice sau termice în timpul procesării. Această etapă se poate realiza prin descărcare electrică, îngheț criogenic sau imersie în soluții apoase.

Demontarea bateriilor

• Bateriile sunt demontate manual sau automat pentru a separa celulele individuale de alte componente, cum ar fi carcasa, cablurile și sistemul de management al bateriei.
• Componentele demontate pot fi reutilizate sau reciclate separat, în funcție de starea lor.

Mărunțire și separare

• Celulele de baterii sunt mărunțite mecanic într-un granulat fin.
• Granulele sunt separate în diferite fracții prin procedee mecanice, cum ar fi rafinarea, separare magnetică sau folosind curenți turbionari.
• Fracțiile separate conțin materiale precum cupru, aluminiu, plastic și „masă neagră” (compusă din materiale active ale electrozilor precum nichel, magneziu, cobalt, litiu, grafit).

Procesare ulterioară

• Masa neagră este supusă unor procese suplimentare, precum pirometalurgia (tratament termic) sau hidrometalurgia (proces ce implică soluții acide sau alcaline), pentru a extrage și separa metalele valoroase, precum litiul, cobaltul, nichelul și manganul.
• Metalele recuperate pot fi utilizate pentru producerea de noi baterii litiu-ion sau în alte aplicații industriale.

Purificare și obținerea produselor finale

• Metalele extrase sunt purificate suplimentar pentru a îndeplini standardele de calitate necesare.
• Produsele finale obținute includ metale precum litiu, cobalt, nichel, cupru și aluminiu, care pot fi reintroduse în ciclul de producție.

Este important de menționat că unele etape, cum ar fi tratamentul pirometalurgic sau hidrometalurgic al masei negre, pot varia în funcție de tehnologia specifică utilizată de fiecare instalație de reciclare. 

aluminiu reciclat din baterii li-ion

cupru reciclat din baterii li-ion

masa neagra reciclata din baterii li-ion

materiale separate din reciclarea bateriilor li-ion

Cum se extrag materialele prețioase din bateriile Li-ion?

Pirometalurgia

Pirometalurgia implică tratarea termică a bateriilor pentru a separa metalele valoroase. Procesul include următoarele etape:

• Mărunțirea bateriilor: Bateriile sunt mărunțite într-o moară cu ciocane pentru a obține fragmente mici.
• Topirea: Fragmentele sunt topite la temperaturi înalte într-un cuptor, unde metalele se separă de alte materiale.
• Recuperarea metalelor: Metalele valoroase, cum ar fi cobaltul, nichelul și cuprul, sunt recuperate din masa topită.

Pirometalurgia este eficientă pentru recuperarea metalelor, dar consumă multă energie și produce emisii de gaze cu efect de seră.

Hidrometalurgia

Hidrometalurgia utilizează soluții chimice pentru a dizolva metalele din baterii. Etapele includ:

• Bateriile mărunțite sunt scufundate în bazine cu acid sau alte soluții chimice pentru a dizolva metalele.
• Metalele dizolvate sunt precipitate de soluție prin adăugarea de reactivi chimici.
• Metalele precipitate sunt purificate pentru a obține produse de înaltă calitate.

Hidrometalurgia este mai puțin intensivă energetic decât pirometalurgia, dar implică utilizarea de substanțe chimice periculoase.

Tehnologia cu ultrasunete

Tehnologia cu ultrasunete utilizează unde sonore de înaltă frecvență pentru a accelera procesele chimice de extracție. Etapele includ:

• Bateriile sunt expuse la unde ultrasonice într-o soluție chimică, ceea ce îmbunătățește dizolvarea metalelor.
• Metalele dizolvate sunt recuperate prin metode chimice standard.

Tehnologia cu ultrasunete este eficientă și poate reduce timpul necesar pentru extracția metalelor.

Linie reciclare baterii Li-ion – utilaje necesare și layout de producție

Utilaje necesare într-un flux complet pentru o linie reciclare baterii Li-Ion:

• Primul proces de tocare este efectuat de un tocător cu 2 arbori din care vor ieși materiale tocate cu dimensiune de 50 x 100-150 mm
• Materialul tocat în primul tocător este transportat pe o bandă către rafinator pentru o tocare secundară, mult mai fină, ce va reduce dimensiunea la aproximativ 15 mm
• Materialul tocat este uscat și alimentat într-un separator cu aer pentru separarea materialului greu, metale feroase și neferoase de materialul ușor, în mare parte plastic și masă neagră
• Pasticul și materia neagră sunt introduse într-un siloz intermediar și tocat mai apoi sub formă de pulbere
• Metalele feroase sunt separate printr-o sită vibrantă cu tambur magnetic iar cele neferoase cu ajutorul unui separator cu curenți Eddy
• Materialul este alimentat către un rafinator, fracția fină constă în masă neagră (în proporție de 50-80 %) și este umplută în big bags. Materialul supradimensionat se separă în material ușor și material greu într-o rafinator în zig-zag. Materialul greu este colectat într-un jgheab aflat sub rafinator.
• Materialul ușor, pe de altă parte, este adus la o dimensiune uniformă cu ajutorul unei mori cu cicanele și împărțit în cinci fracții de către o mașină de cernere: materialul subdimensionat este format din masa neagră, iar cele trei unități de separare sunt formate din fracțiile cupru / aluminiu, materiale plastice și metale feroase