Beim Recycling von Lithiumbatterien handelt es sich um den Prozess der Behandlung von Lithiumbatterien, die nach längerem Gebrauch das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben, wenn ihre eigentliche Leistung so weit nachgelassen hat, dass sie für ihren ursprünglichen Zweck unbrauchbar sind. Dabei handelt es sich um eine Reihe physikalischer, chemischer, biologischer und kaskadierender Nutzungsverfahren, um die darin enthaltenen wertvollen Materialien systematisch und effizient zu extrahieren und zu differenzieren und so ihren Gebrauchswert wiederherzustellen.
Arten von Recyclingtechnologien für Lithiumbatterien
Aus einer breiten Perspektive lässt sich die Recyclingtechnologie für Lithiumbatterien hauptsächlich in zwei Typen einteilen:WiederaufbereitungUndsekundärVerwendung.
Regeneratives RecyclingDie Technologie umfasst die Vorverarbeitung verbrauchter Lithiumbatterien, um sie vollständig zu entladen, gefolgt von physikalischen (trockenen), chemischen oder biologischen Methoden, um wertvolle Metalle wie Nickel, Kobalt, Lithium und Mangan-zusammen mit anderen rückgewinnbaren Materialien aus der Batteriestruktur-in Metallverbindungen oder Rohstoffe für neue Lithiumbatterien abzutrennen.
Hierarchisches NutzungsrecyclingDie Technologie umfasst das Zerlegen, Überprüfen, Sortieren und Neukonfigurieren der Zellen oder Batteriepakete von alten Lithiumbatterien in neue, gesunde Batteriepakete. Diese werden dann in verschiedenen Anwendungsbereichen strukturell wiederverwendet. Dieser Ansatz ermöglicht im Wesentlichen die strukturierte, schichtweise und effiziente Nutzung von Lithiumbatterien.
Prozessablauf beim Recycling von Lithiumbatterien
Physikalische Recycling-Technologie: Ein Prozess, der durch eine Reihe von Schritten, darunter Zerkleinern, Sieben, magnetische Trennung, Feinmahlen und Sortieren, wertvolle Materialien aus den inneren Komponenten von Altbatterien-wie aktiven Elektrodenmaterialien, Stromabnehmern und Batteriegehäusen-extrahiert. Diese zurückgewonnenen Materialien werden dann zur weiteren Wiederverwertung verarbeitet. Die Kerntechnik besteht in der Materialwiederherstellung nach dem Zerkleinern und Sieben, einem relativ rein physikalischen Prozess.
Nassrecycling-Technologie: Nach der Zerlegung und Vorverarbeitung von Altbatterien werden diese in sauren oder alkalischen Lösungen aufgelöst, um wertvolle Metallelemente zu extrahieren. Die verbleibenden wertvollen Metalle werden dann durch Ionenaustausch- und Elektroabscheidungsverfahren zurückgewonnen. Der Kernprozess besteht darin, Elektrodenpulver mithilfe chemischer Reagenzien auszulaugen und zu extrahieren.
Pyrometallurgische Recyclingtechnologie: Das Batteriegehäuse wird abgelöst und der Batteriekern mit Koks und Kalkstein vermischt. Nach dem Reduktionsrösten wird eine Kohlenstofflegierung erhalten, die metallisches Lithium, Kobalt, Nickel, Aluminium und andere Elemente enthält. Fluor und Phosphor aus dem Elektrolyten verfestigen sich in der Schlacke, die als Zuschlagstoffe für Baustoffe oder Beton verwendet werden kann. Anschließend erfolgt die Weiterverarbeitung, wobei der gesamte Prozess bei hohen Temperaturen durchgeführt wird. Der pyrometallurgische Kernprozess umfasst die Hochtemperaturpyrolyse zur Gewinnung von Metalloxiden.
Vergleich dreier Recyclingmethoden:
Nassrecyclingverfahren bieten höchste Effizienz und ausgereifte Technologie.
① Beim physikalischen Recycling handelt es sich um einen einfachen Prozess, der keine zusätzlichen Chemikalien erfordert. Damit ist es die umweltfreundlichste Option, allerdings mit geringer Rückgewinnungseffizienz.
② Nassrecycling erzielt höhere Rückgewinnungsraten für wertvolle Metalle, erfordert geringe Ausrüstungsanforderungen und setzt ausgereifte Technologie ein; Allerdings ist der Prozess komplex, erfordert spezielle Nassverfahren für verschiedene Batterietypen, verursacht höhere Kosten und kann bei unsachgemäßer Handhabung zu Umweltverschmutzungen führen.
③ Die pyrometallurgische Rückgewinnung ist relativ einfach und hochkompatibel und eignet sich für die Verarbeitung verschiedener Lithium-Altbatterien in großem Maßstab. Allerdings erfordert es einen hohen Energieverbrauch, erfordert hochentwickelte Ausrüstung und stellt erhebliche Umweltprobleme dar.
Die hydrometallurgische Rückgewinnung ist der Hauptprozess. Die hydrometallurgische Goldrückgewinnung ist weithin bekannt für ihren geringen Energieverbrauch, ihre hohen Rückgewinnungsraten, ihre hohe Produktreinheit und ihre geringen Anforderungen an die Ausrüstung. Zu den Hauptschritten bei der Nassgoldextraktion für Altbatterien gehören die Vorbehandlung, die Vorverarbeitung, die Säure-/Laugenlaugung, die Sickerwasserreinigung, die Trennung/Extraktion und die Elementarfällung. Der Kern des Nass-Prozessrecyclings liegt in der Phase der Metallauslaugung, bei der anorganische oder organische Säuren verwendet werden, um Metalle als Ionen in Säurelösungen zurückzugewinnen.
