De huidige commerciële lithium-ionbatterijen bevatten voornamelijk overgangsmetaaloxiden of -fosfaten, aluminium, koper, grafiet, organische elektrolyten die schadelijke lithiumzouten bevatten, en andere chemicaliën. Veel onderzoekers besteden daarom steeds meer aandacht aan de recycling en het hergebruik van gebruikte lithium-ionbatterijen.
Vanwege de hoge energiedichtheid, de hoge veiligheid en de lage prijs van lithium-ionbatterijen bestaan er echter grote verschillen en diversiteit, waardoor de recycling van afgedankte lithium-ionbatterijen grote moeilijkheden ondervindt.
Naast het materiaal dat door middel van recycling kan worden geregenereerd, bevat de elektrolyt in de LIB’s ook schadelijke stoffen, zoals organische oplosmiddelen en fluorhoudende lithiumzouten, die grote schade aan het milieu kunnen toebrengen.
Als verbruikte Lib’s rechtstreeks in het milieu terechtkomen, zal dat een onomkeerbare milieuramp veroorzaken. Bovendien hebben de dure metalen in LIB’s, zoals Li, Co, Ni, Cu en Al, ook een goede grondstofwaarde.
Gezien het bovenstaande heeft de recycling van gebruikte weegschalen aanzienlijke vooruitzichten en is zij milieuvriendelijk, zodat het absoluut noodzakelijk is een redelijk recyclingsysteem op te zetten en verwante recyclingtechnologieën te ontwikkelen.
In het algemeen bestaat een weegschaal uit een kathode, een anode, een separator, elektrolyt en een bus met een afsluitende functie.
De afbeelding hieronder verklaart de verschillende componenten, waarvan de belangrijkste te recyclen en te regenereren zijn:
Het kathode actieve materiaal & het anode actieve materiaal
De methodes om lithium-ion batterijen terug te winnen
De recycling van LIB’s omvat gewoonlijk zowel fysische als chemische processen. Vanwege het complexe assemblageproces van LIB’s en de grote verscheidenheid aan elektroden, brengt dit een groot gevaar met zich mee voor het herstel van de batterij. De explosie, de verbranding en het giftige gas die bij het herstelproces ontstaan, maken gemakkelijk slachtoffers.
Om dit risico te beperken, moeten gebruikte LIB’s gewoonlijk worden ontladen voordat zij worden gerecycleerd. Fysieke processen omvatten gewoonlijk voorbehandeling en directe terugwinning van elektrodematerialen. Deze processen omvatten gewoonlijk demontage, breken, zeven, magnetische scheiding, wassen, warmtebehandeling, enz.
Eerst moeten de batterijen worden gedemonteerd
Ontmanteling vindt gewoonlijk plaats met shredders om de batterijen af te breken en de zwarte massa te scheiden, die later wordt gefilterd, gewassen en gedroogd om waardevolle grondstoffen zoals lithium, kobalt of grafiet terug te winnen.
Zeer belangrijk om te begrijpen is dat het recyclen van deze grondstoffen in plaats van het simpelweg dumpen van oude batterijen op stortplaatsen, ons milieu spaart.
Een van de meest gebruikelijke recyclingprocessen voor de actieve materiaalcomponenten is het hydrometallurgische proces. Dit proces omvat gewoonlijk uitloging, scheiding, extractie en chemische / elektrochemische neerslag.
Hydrometallurgisch proces
Tegenwoordig wordt hydrometallurgie meestal gebruikt om LIB’s terug te winnen na voorbehandeling. Volgens de fysische eigenschappen van de materialen in de gebruikte LIB’s, waaronder morfologie, dichtheid, en magnetisme, enz. De behandelde batterijhouders, elektroden en membranen met elektrolyten zullen afzonderlijk worden behandeld om de veiligheid en het terugwinningspercentage van hydrometallurgische processen te verbeteren en het energieverbruik bij het gebruik van hydrometallurgische of pyrometallurgische terugwinningselektrodematerialen te verminderen.
Het hydrometallurgisch proces wordt beschouwd als de meest geschikte methode voor de recycling van gebruikte lithium-ionbatterijen. In de toekomst is een flexibeler en universeler proces nodig voor de terugwinning van verschillende soorten gebruikte lithium-ionbatterijen. Naast kathode-actieve materialen moeten ook de andere componenten van gebruikte lithium-ionbatterijen, waaronder elektrolyt en anodematerialen, worden teruggewonnen vanwege hun potentiële gevaren voor het milieu.
Hydrometallurgie kan worden gedefinieerd als een methode voor het terugwinnen van metalen uit ertsen en afvalmaterialen met behulp van waterige media door het combineren van water, zuurstof en andere chemische reagentia, al dan niet in een omgeving onder druk.
Belangrijkste processtappen
Schema van de recyclingprocedure op industriële schaal, gebaseerd op de beginselen van directe recycling. De celverpakking van de Lib’s wordt eerst verwijderd voordat de hele celstapel wordt verwerkt in een oplossing zonder verdere scheiding van de componenten. De vaste en vloeibare stoffen worden vervolgens gescheiden en teruggewonnen voor directe regeneratie via thermisch gloeien voor de vaste elektrolyt en directe re-lithiatie voor de kathode.
Als het gaat om uitloging
Hydrometallurgie omvat uitloging en reductie. Het wordt gewoonlijk onderverdeeld in zuur uitlogen en biologisch uitlogen volgens de uitloogmethode.
Onderstaande afbeelding toont de toepassing van uitloging met oxaalzuur om Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3)O2 (NCM)-kathoden te regenereren uit gebruikte LIB’s.
Bij het oplossen van lithium in de oplossing veranderen de overgangsmetalen in oxalaatneerslagen en zetten zich af op het oppervlak van gebruikte NCM-kathoden, waardoor lithium en overgangsmetalen in één eenvoudige stap worden gescheiden. Na menging met een geschikt roerwerk, bepaalde hoeveelheid Li2CO3, worden de oxalaatneerslagen samen met niet gereageerd NCM direct gecalcineerd tot nieuwe NCM-kathoden. Dit proces wordt genoemd: Regeneratie.
Geregenereerd NCM vertoont de beste elektrochemische prestaties, met de hoogste initiële specifieke ontladingscapaciteit van 168 mA h g-1 bij 0,2C en 153,7 mA h g-1 na 150 cycli met een hoog capaciteitsbehoud van 91,5%. De uitstekende elektrochemische prestaties worden toegeschreven aan de submicrometer deeltjes en holtes na calcinatie, alsmede aan de optimale verhouding van de elementen. Met dit proces kunnen waardevolle metalen in de gebruikte kathoden optimaal worden benut, waarbij >98,5% Ni, Co en Mn wordt gerecycleerd. Het is eenvoudig en doeltreffend, en biedt een nieuw perspectief voor de recycling van kathoden uit gebruikte LIB’s.
Jongia Mixing Technology is betrokken geweest bij veel Lib’s recyclingprojecten en heeft met succes veel roerwerken en mixers voor deze toepassingen geleverd.
Dit dankzij de jarenlange ervaring die Jongia heeft opgedaan met vele partijen in de recycling- en regeneratie-industrie. Zodra er vloeistoffen in het proces aanwezig zijn, of het nu gaat om gewone toepassingen of om gevaarlijke toepassingen met reactoren, hoge temperaturen en drukken, is betrouwbaarheid zeer belangrijk. Daarom heeft de recycling- en regeneratie-industrie Jongia gekozen om het geschikte roerwerk voor hun proces te ontwerpen en te bouwen.
In de voorbeelden van de scheiding van kathodemateriaal, het logen en de slurryproductie voor nieuw actief materiaal heeft Jongia Mixing Technology mengelementen zoals hydrofoils, propellers en andere mengelementcombinaties geselecteerd om de meest geoptimaliseerde menger te ontwerpen voor de gevraagde volumes, materiaalcapaciteiten en geselecteerde materiaallegeringen waarvan de mengers worden geproduceerd in Jongia’s productielocatie in Leeuwarden, Nederland.
Jongia Mixing Technology kan altijd helpen bij de selectie van de roerwerkconfiguratie. Neem gewoon contact op met Jongia en vraag om hulp.
Wij zijn altijd beschikbaar voor uw mixer verzoeken.
Neem contact met ons op: info@www.jongia.com of bezoek onze Batterij Pagina voor meer Ion-Lithium batterij gerelateerde artikelen.
Contacteer ons gespecialiseerde team voor al uw vragen
Bart Brouwer
Area Sales Manager
Area Worldwide
Sijko van der Veen
Application Engineer
Technical Specialist
Technische Vragen?
Jan Siert Tjeerdsma
Project Manager
Technical Specialist
Gerelateerde Artikelen
Is Natrium-Ion de volgende generatie duurzame batterijen?
De natrium-ion batterij (NIB of SIB) is een type oplaadbare batterij die natriumionen (Na+) gebruikt als ladingdragers. Het werkingsprincipe en de celconstructie zijn bijna identiek aan die van lithium-ion batterijtypes (LIB), maar vervangen het lithium materiaal door natrium natrium.
Elektrolyt mengen voor Ion-Lithium batterijen
Elektrolyt als basis voor ion-lithiumbatterijen speelt een sleutelrol bij het transport van de positieve lithiumionen tussen de kathode en de anode, en bijgevolg bij het laden en ontladen van de batterij. Daarom moet het worden gecontroleerd op mogelijke onzuiverheden. Tegelijkertijd
Het mengen van de juiste Ion-Lithium Batterij Slurry is een uitdaging
Lithiumbatterijtechnologieën voor elektrische voertuigen maken gebruik van lithium-ionen als ladingsdrager. Afhankelijk van de technische eisen van de toepassing, wordt lithium gebruikt met verschillende chemische materialen zoals grafiet voor de anode en nikkel-, mangaan- of kobaltoxiden voor de kathode. Al deze
