Новости

Jul 29, 2023

Три технологии доминируют над литием

КЕМБРИДЖ, Англия — Поскольку спрос на литий-ионные батареи продолжает расти, необходимость управления их устойчивостью на протяжении всего жизненного цикла, включая окончание срока службы, становится все более актуальной.

КЕМБРИДЖ, Англия — Поскольку спрос на литий-ионные батареи продолжает расти, необходимость управления их устойчивостью на протяжении всего жизненного цикла, включая окончание срока службы, становится все более важной. Батареи можно перерабатывать для повторного получения ценных металлов, таких как кобальт, литий и никель.

В зависимости от используемой технологии переработки материалы, полученные в результате этих процессов, могут нуждаться в дальнейшей очистке или обработке, чтобы их можно было повторно использовать в производстве новых аккумуляторов.

«Производители аккумуляторов стремятся использовать материалы, полученные в результате переработки, чтобы смягчить колебания цен на металлы и освоить поставки материалов», — говорит Конрад Николс, технологический аналитик IDTechEx. «Поскольку объем литий-ионных батарей с истекшим сроком эксплуатации продолжает расти, переработчики будут продолжать наращивать свои мощности по переработке за счет строительства новых заводов для удовлетворения спроса на переработку».

В новом отчете IDTechEx анализируются три ключевые технологии, используемые в настоящее время: механическая, пирометаллургическая и гидрометаллургическая переработка.

Механическая обработка – самый простой метод. Он используется многими игроками по всему миру и обычно является первым шагом в переработке литий-ионных аккумуляторов. Часто это начинается с разборки, которая выполняется вручную из-за различий в конструкции аккумуляторной батареи электромобиля. Однако для этого требуется квалифицированная рабочая сила.

Типичные этапы после разборки включают измельчение, измельчение и дробление. Это расщепляет ценные материалы, отделяет их от фольги и оболочек. Этот этап переработки должен выполняться в инертной атмосфере. Часто просеивание используется для отделения более крупных фрагментов токосъемников, корпусов и сепараторов от электродных материалов, которые состоят из очень мелких порошков.

«В результате получается черная масса, которая требует дальнейшей переработки посредством гидрометаллургической или пирометаллургической обработки для получения солей металлов, пригодных для аккумуляторов», — объясняет Николс. «Большинство игроков в Европе и Северной Америке в настоящее время имеют только возможности механической переработки. Таким образом, большинство этих переработчиков не имеют возможности производить материалы для аккумуляторов, которые готовы к использованию в производстве новых аккумуляторов. Эту черную массу обычно транспортируют переработчикам в Азиатско-Тихоокеанском регионе, у которых есть такие возможности».

Пирометаллургия подразумевает использование тепла для извлечения материалов аккумуляторов. Этот процесс обычно выполняется в электродуговой или шахтной печи и требует небольшой предварительной обработки. Кроме того, этот тип переработки не зависит от химического состава аккумуляторов. В качестве сырья он может принимать различные металлосодержащие отходы, такие как никель-металлогидридные, никель-кадмиевые и литий-ионные аккумуляторы.

«Однако этот процесс требует больших капиталовложений, а также энергозатратен и требует очистки отходящих газов», — отмечает Николс. «Пирометаллургия производит смешанный металлический сплав, а также шлаковый поток, содержащий литий, марганец и алюминий. Следовательно, если все ценные металлы будут повторно получены в аккумуляторном виде, все равно потребуется дальнейшая гидрометаллургическая обработка».

Гидрометаллургические методы можно использовать для непосредственной переработки черной массы или очистки сплавов, полученных в результате пирометаллургии, с образованием солей металлов, пригодных для аккумуляторов. Эти соли могут быть повторно введены в производство новых предшественников катодов и, следовательно, имеют более высокую ценность, чем черная масса, полученная в результате механической переработки. При гидрометаллургической переработке можно использовать стадии выщелачивания, экстракции растворителем или осаждения для селективного извлечения металлов, таких как никель и кобальт, из черной массы, полученной в результате механической переработки в виде солей, пригодных для аккумуляторов.

«Основные преимущества гидрометаллургической переработки заключаются в том, что можно восстановить больше ценных металлов, и она менее энергозатратна, чем пирометаллургическая переработка», — говорит Николс. «Стоимость реагентов и большие объемы потребления воды также имеют некоторые недостатки. Однако некоторые переработчики [утверждают], что они могут повторно использовать воду в процессе переработки, чтобы максимизировать ее эффективность.