O processo de reciclagem de baterias de íons de lítio usadas inclui principalmente pré-tratamento, tratamento secundário e tratamento avançado. Como ainda resta alguma eletricidade nas baterias usadas, o processo de pré-tratamento inclui descarga profunda, trituração e triagem física; O objetivo do tratamento secundário é realizar a separação completa dos materiais ativos positivos e negativos do substrato. Tratamento térmico, dissolução de solvente orgânico, dissolução de soda cáustica e eletrólise são comumente usados para obter a separação completa dos dois; O tratamento avançado inclui principalmente dois processos de lixiviação e separação e purificação para extrair materiais metálicos valiosos. De acordo com a classificação do processo de extração, os métodos de reciclagem de baterias de lítio podem ser divididos principalmente em três categorias: reciclagem a seco, reciclagem úmida e reciclagem biológica.
1. Reciclagem a seco: refere-se à reciclagem de materiais ou metais valiosos diretamente sem o uso de um meio como uma solução. Entre eles, os métodos importantes utilizados são o método de separação física e o método de pirólise em alta temperatura.
(1) Método de separação física: refere-se à desmontagem e separação da bateria, esmagamento, peneiramento, separação magnética, esmagamento fino e classificação de componentes da bateria, como materiais ativos de eletrodos, coletores de corrente e invólucros de bateria, de modo a obter um alto teor valioso de substâncias. O método de separação física é relativamente simples de operar, mas não é fácil separar completamente as baterias de íons de lítio, e há uma certa perda durante a triagem e separação magnética, por isso é difícil obter a separação completa e a recuperação de metais.
(2) Método de pirólise de alta temperatura: refere-se à decomposição de materiais de bateria de íons de lítio fisicamente triturados em alta temperatura, remoção de aglutinantes orgânicos e separação dos materiais constituintes das baterias de íons de lítio. Ao mesmo tempo, os metais e seus compostos nas baterias de íons de lítio podem ser oxidados, reduzidos e decompostos, volatilizados na forma de vapor e depois coletados por condensação e outros métodos.
A tecnologia deste método de reciclagem de bateria de lítio é simples, fácil de operar, rápida em ambiente de alta temperatura, alta eficiência e pode efetivamente remover o aglutinante; E este método não tem altos requisitos na composição das matérias-primas e é mais adequado para processar um grande número de baterias ou baterias mais complexas. No entanto, este método tem altos requisitos de equipamentos; Durante o processo de tratamento, a matéria orgânica da bateria se decompõe e gera gases nocivos, por isso é necessário adicionar equipamentos de purificação e recuperação para absorver e purificar gases nocivos e evitar a poluição secundária.
2. Reciclagem úmida: a bateria residual é triturada e dissolvida e, em seguida, os elementos metálicos na solução de lixiviação são separados seletivamente usando reagentes químicos apropriados para produzir metal cobalto de alta qualidade ou carbonato de lítio, etc., que podem ser reciclados diretamente. A reciclagem úmida é mais adequada para a recuperação de baterias de íons de lítio usadas com uma composição química relativamente única, e seu custo de equipamento é menor, o que é adequado para a recuperação de baterias de íons de lítio residuais de pequeno e médio porte.
(1) Método de lixiviação de ácido alcalino: Como o material do eletrodo positivo das baterias de íons de lítio não se dissolve na soda cáustica e a folha de alumínio base se dissolve na soda cáustica, esse método é frequentemente usado para separar a folha de alumínio. No entanto, o método de lixiviação alcalina não pode remover completamente o PVDF, que tem efeitos adversos na lixiviação subsequente.
(2) Método de extração por solvente orgânico: usando o princípio de semelhança e compatibilidade, usando um solvente orgânico adequado para dissolver fisicamente o aglutinante orgânico, enfraquecendo assim a adesão entre o material e a folha e separando os dois. As condições experimentais de utilização da extração de solventes orgânicos para separar materiais e folhas são relativamente brandas, mas os solventes orgânicos são tóxicos até certo ponto e podem ser prejudiciais para a saúde dos operadores. Ao mesmo tempo, como diferentes fabricantes têm diferentes processos para fabricar baterias de íons de lítio, os aglutinantes que eles escolhem são diferentes. Portanto, para diferentes processos de fabricação, os fabricantes devem escolher diferentes solventes orgânicos ao reciclar baterias de íons de lítio usadas. Além disso, o custo também é uma consideração importante no que diz respeito às operações de reciclagem em larga escala em nível industrial. Portanto, é muito importante escolher um solvente com amplas fontes, preço razoável, baixa toxicidade e inocuidade e ampla aplicabilidade.
3. Reciclagem biológica: É uma tecnologia que utiliza microrganismos para converter componentes úteis do sistema em compostos solúveis e dissolvê-los seletivamente para obter uma solução contendo metal, para obter a separação dos componentes-alvo dos componentes de impureza e, finalmente, recuperar metais úteis; e em comparação com as tecnologias tradicionais de reciclagem de baterias, a reciclagem biológica tem as vantagens de menos investimento em infraestrutura, menores custos operacionais e menos poluição ambiental; no entanto, este é um tópico relativamente novo e ainda há muitos problemas a serem resolvidos, como a seleção e cultivo de cepas, controle das condições de lixiviação, mecanismo de biolixiviação de metais, etc.
O método de biolixiviação tem baixo custo, alta eficiência de recuperação, menos poluição e consumo, menor impacto no meio ambiente e microrganismos podem ser reutilizados; No entanto, o cultivo de fungos microbianos de alta eficiência é difícil, o período de tratamento é longo e o controle das condições de lixiviação são vários dos principais problemas exigidos por esse método de reciclagem de baterias de lítio.
