Reciclabilidad de las baterías de iones de litio: introducción y peligros

Existe una necesidad cada vez mayor de baterías de litio. Esto se debe especialmente al auge de la industria del transporte eléctrico.

Por esta razón, esperamos que se retire una gran cantidad de baterías de iones de litio. Esto conducirá a un grave problema de eliminación y un daño ambiental significativo y conservación de energía.

Celda de batería LiFePO4 de baja temperatura de 3,2 V y 20 A -40 ℃ Capacidad de descarga de 3C≥70 % Temperatura de carga: -20~45 ℃ Temperatura de descarga: -40~+55 ℃ Prueba de acupuntura aprobada -40 ℃ Tasa máxima de descarga: 3C

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Las baterías de iones de litio comerciales modernas están hechas de óxidos o fosfatos de metales de transición, aluminio, cobre, grafito, electrolitos orgánicos que contienen sales de litio dañinas, separadores de polímeros y estuches. Sin una eliminación adecuada, estos productos químicos y metales representan una gran amenaza para el medio ambiente.

El mundo ha estado luchando contra la contaminación ambiental durante mucho tiempo. Y es por eso que las baterías de iones de litio han recibido mucha atención recientemente.

Al mismo tiempo, existe una búsqueda de baterías de litio con mayor densidad de energía, seguridad y asequibilidad. Por lo tanto, los materiales utilizados están en constante evolución, lo que hace que sea cada vez más difícil reciclarlos.

?Tanto los innovadores tecnológicos como los gobiernos están tomando iniciativas para encontrar soluciones duraderas. Simplemente nadie puede reciclar las baterías de iones de litio.

En esta guía, discutiremos más sobre la reciclabilidad de estas baterías. Queremos compartir lo que puede hacer si tiene baterías de litio agotadas.

Reciclaje de Baterías de Ion-Litio Avances Recientes y Perspectivas

Las baterías de iones de litio (LIB) son los tipos de baterías más comunes en la actualidad. Son ampliamente utilizados en teléfonos móviles, computadoras portátiles, cámaras y muchos otros dispositivos. Han revolucionado el mundo de las baterías recargables debido a sus excelentes características como tamaño pequeño, excelente capacidad, largo ciclo de vida, alto voltaje y autodescarga moderada. Llegaron al mercado hace unas dos décadas, pero han dejado atrás las baterías de níquel-metal-hidruro y las de níquel-cadmio.

La demanda global de materiales LIB ha ido en constante aumento. Por lo tanto, se ha prestado más atención al proceso de reciclaje.

Reciclar LIB es más difícil que plomo-ácido u otras tecnologías de baterías. Esto se debe a las tecnologías en constante desarrollo de estas baterías. Los materiales utilizados para fabricarlos han ido cambiando de vez en cuando, ya que los fabricantes buscan una batería más segura y resistente.

Batería de polímero resistente para portátiles de alta densidad de energía y baja temperatura Especificación de la batería: 11,1 V 7800 mAh -40 ℃ Capacidad de descarga de 0,2 C ≥80 % A prueba de polvo, resistencia a caídas, anticorrosión, antiinterferencias electromagnéticas

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Hoy en día, la mayoría de las LIB tienen cobalto, níquel y litio en la capa catódica. También se han descubierto otros materiales para el cátodo. Estos incluyen LCO, LNO, LMO y NMC. Recientemente se han reconocido como materiales importantes para el futuro de estas baterías.

Estos materiales se pueden recuperar para hacer baterías nuevas, lo que reduce los costos de fabricación. Pero el reciclaje de LIB no es sencillo. Está asociado con muchos desafíos antes y durante el proceso de reciclaje. Estos pueden actuar como determinantes económicos al adoptar algunos procesos de reciclaje.

Los materiales vírgenes fluctúan constantemente en sus precios. Por lo tanto, muchos cuestionan el impacto económico del reciclaje de baterías.

Aparte de eso, el proceso de reciclaje de LIB es bastante complejo. Requiere principalmente dispositivos compactos y complejos.

A lo largo de los años, se han descubierto diferentes métodos de reciclaje de LIB. Algunos de ellos son más baratos y más exitosos que otros.

Estos son los métodos más comunes hoy en día:

Proceso hidrometalúrgico

Hoy en día, la mayoría de las empresas utilizan la hidrometalurgia para reciclar LIB. Este es simplemente un proceso de recuperación de LIB después del pretratamiento.

Dependiendo de las propiedades físicas de la batería específica, este método se puede utilizar en cualquier parte del mundo. Las cajas de la batería, los electrodos y las membranas que transportan los electrolitos se tratan por separado por seguridad. Esto también asegura una gran tasa de recuperación de procesos hidrometalúrgicos o pirometalúrgicos.

Todo el proceso generalmente implica lixiviación y reducción. Normalmente se divide en lixiviación ácida y el proceso biológico del método.

Zhang et al. (1998) registraron una recuperación del 99% de Co y Li en el proceso de lixiviación ácida. Nan et al. (2005) registraron una recuperación del 98% de Cu. La hidrometalurgia tiene una recuperación muy diferente de la pirometalurgia.

Proceso pirometalúrgico

Otro proceso moderno es la pirometalurgia. Se utiliza principalmente en el proceso de recuperación comercial. El enfoque comúnmente utilizado es similar a la fundición de minerales. Los LIB moleculares se desmontan en celdas específicas y luego se colocan en el horno de calentamiento.

Los procesos de precalentamiento, pirólisis y fundición se aplican sucesivamente para reducir las baterías. La temperatura en la zona de precalentamiento se mantiene a 300 grados centígrados, y la de la zona de pirolito se mantiene por encima de los 700 grados centígrados.

Reciclaje Físico Directo

También existe el proceso de recuperación directa para eliminar componentes útiles de LIB. Este método elimina el uso de productos químicos.

Las baterías se descargan y se separan en miles de celdas. Luego, las células pequeñas se tratan con CO2 supercrítico. Los electrolitos se extraen y tratan en el mismo proceso.

Tanto a temperatura como a presión, el CO2 se elimina del electrolito, lo que permite la regeneración del electrolito. Desde aquí, las células se separan, rompen y clasifican. Al completar el proceso, los materiales del cátodo se recolectan y se destinan a otros usos.

Proceso de reciclaje de baterías de iones de litio

La recuperación de valiosos materiales activos de cátodo utilizados en LIB sigue cuatro métodos diferentes. Está el proceso mecánico, la pirometalurgia, la hidrometalurgia y el reciclaje físico directo. Un método puede usarse solo o en combinación con otro. Por ejemplo, la pirometalurgia puede requerir un proceso de hidrometalurgia para recuperar elementos valiosos como el cobalto y el níquel.

La hidrometalurgia se considera el método más exclusivo y eficaz. Es ecológico con bajo consumo de energía, reacción efectiva, reutilización de algunos productos químicos de lixiviación, baja emisión de gases y alta concentración de recuperación de metales.

Estos son los pasos generales utilizados:

Pretratamientos

Este proceso se utiliza para separar los materiales electrolíticos de las baterías. Luego sigue el proceso de hidrometalurgia.

Descarga

Este proceso es crucial ya que reduce las posibilidades de cortocircuito y autoencendido. Por lo tanto, es importante descargarlos por completo.

Separación Mecánica

Ahora que la batería está completamente desmontada, se desmonta manualmente, separando el cátodo, el ánodo, el separador, el acero y el plástico. Debido a la complejidad de este proceso, la trituración, el tamizado y la separación magnética pueden ser más económicos.

Disolución

Esta es la separación de los materiales activos del cátodo de la lámina de IA.

Ultra-lavado

Esta es la explosión de pequeñas burbujas que recupera los materiales activos del cátodo.

Tratamiento térmico

Este método se utiliza para eliminar polímeros de PVDF y negro de carbón del material del cátodo.

Peligros de eliminación de baterías de iones de litio

Las baterías de litio tienen componentes químicos que representan una amenaza para el medio ambiente. Se consideran peligrosos y se empaquetan con artículos similares incluso cuando se viaja. Y es por eso que se requiere una eliminación y un reciclaje adecuados.