Análisis de las rutas de la tecnología de reciclaje de pilas eléctricas en 2023

La utilización integral de las baterías de energía incluye principalmente la utilización en cascada y la utilización de regeneración. En términos generales, la utilización en cascada en China se encuentra todavía en fase de exploración, centrándose principalmente en proyectos de demostración, y aún no ha formado un modelo de negocio completo. El modo de reciclado basado en el desmontaje y reciclado es actualmente la tecnología de reciclado de baterías con mayores beneficios económicos directos.

Comparación de las ventajas e inconvenientes de las vías tecnológicas de reciclado de pilas

La tecnología de reciclaje de baterías eléctricas se refiere al reciclaje centralizado de baterías eléctricas desechadas, la recuperación de níquel, cobalto, manganeso, cobre, aluminio, litio y otros metales en la batería a través de la tecnología de proceso, y luego el reciclaje de estos materiales.

En comparación con la batería de litio hierro fosfato, batería ternaria de litio tiene un alto contenido de metales raros, un alto valor de reciclado, un ciclo de vida corto, una estabilidad térmica deficiente, y son más adecuadas para el desmantelamiento y el reciclado. El proceso de reciclado de materiales electrolíticos en la tecnología de reciclado de baterías incluye principalmente el reciclado físico, el reciclado húmedo y el reciclado al fuego.

Reciclaje físico es el proceso de trituración, cribado, separación magnética, trituración fina y clasificación de los componentes internos de las baterías eléctricas usadas para obtener productos valiosos y pasar a la siguiente fase de reciclado. El proceso central es la restauración del material tras la trituración y el cribado, que es un proceso físico relativamente puro.

La ventaja es que se puede desmontar con todos los componentes, es totalmente automático y no contamina, y la batería de litio y fosfato de hierro se puede reciclar, lo que resulta económico. La desventaja es que requiere mucha mano de obra y es difícil recuperar otros metales valiosos.

Reciclado en húmedo consiste en desmontar y pretratar las pilas usadas y disolverlas en una solución ácido-base para extraer algunos elementos metálicos valiosos y, a continuación, extraer el resto de metales valiosos mediante intercambio iónico y electrodeposición. Incluye principalmente tres métodos: precipitación química, extracción con disolventes e intercambio iónico. El proceso central del método húmedo consiste en añadir reactivos químicos al polvo del electrodo para su lixiviación y extracción.

Las ventajas son los reducidos requisitos de equipamiento y funcionamiento, las numerosas opciones de reacción química, la elevada pureza del producto y la alta eficacia de recuperación de las sustancias metálicas pesadas de las pilas. La desventaja es que el proceso es largo, el proceso de recuperación implica disolventes corrosivos y hay problemas como la contaminación por líquidos residuales.

Reciclaje contra incendios se refiere a la recuperación directa de varios materiales para baterías o metales sin utilizar un medio como una solución, incluyendo principalmente la separación mecánica y la electrólisis a alta temperatura. Generalmente, es necesario pelar la cáscara de la pila, mezclar el núcleo de la pila con coque y piedra caliza, y someterlo a tostación de reducción para obtener litio metálico, cobalto, níquel, aluminio, etc. para formar una aleación de carbono.

El flúor, el fósforo, etc. del electrolito se solidifican en la escoria, que puede utilizarse como aditivo para materiales de construcción u hormigón. A continuación, se lleva a cabo un procesamiento en profundidad, y todo el proceso se completa a alta temperatura. El proceso central del método del fuego es la pirólisis a alta temperatura para obtener óxidos metálicos.

La ventaja es que el proceso es sencillo y se pueden recuperar metales pesados como el mercurio, el níquel y el zinc. Las desventajas son el bajo rendimiento, el elevado consumo de energía y cierta contaminación por residuos.

El reciclado húmedo es la vía principal de la tecnología actual de reciclado de pilas

De la comparación de las actuales rutas tecnológicas para el reciclado de pilas y acumuladores, se desprende que el reciclado húmedo tiene una alta tasa de recuperación de elementos metálicos y una elevada pureza de los productos re-preparados, lo que se ha convertido en la ruta tecnológica dominante en la industria.

El coste del reciclado húmedo se compone principalmente de reactivos químicos y costes energéticos. Por un lado, la hidrometalurgia necesita consumir una gran cantidad de reactivos químicos, lo que hace que el coste de la hidrometalurgia de las empresas se vea afectado por las fluctuaciones de precios de reactivos químicos como el ácido sulfúrico y el hidróxido de sodio. Por otra parte, el reciclaje húmedo es una industria que consume mucha energía, y los costes energéticos de las empresas suelen ser elevados.

Los tipos de proceso de la tecnología de reciclado de baterías por vía húmeda incluyen principalmente la lixiviación ácida inorgánica, la lixiviación ácida orgánica, la lixiviación alcalina, la lixiviación reductora y la lixiviación mejorada.

Aunque los ácidos inorgánicos tradicionales, como el ácido clorhídrico, el ácido sulfúrico y el ácido nítrico, se han utilizado ampliamente como agentes de lixiviación, sus desventajas, como la corrosión del equipo y la contaminación secundaria, limitan su mayor promoción.

Los ácidos orgánicos han sido ampliamente explorados en los últimos años debido a su buena biodegradabilidad y baja contaminación secundaria. Además, algunos ácidos orgánicos también pueden quelarse con iones metálicos, lo que resulta útil para la posterior separación y purificación de metales.

En los últimos años, también se ha desarrollado el proceso de lixiviación alcalina basado en compuestos de amonio/amoniaco. El mecanismo consiste principalmente en que los iones de amonio se coordinan con los metales, de modo que algunos metales de transición pueden lixiviarse selectivamente en condiciones alcalinas. Al mismo tiempo, se realiza la lixiviación y la separación selectiva de los metales.

Algunos estudiosos han descubierto que cuando los elementos metálicos de transición de la pila se encuentran en un estado de baja valencia, tienen mayor solubilidad en agua, y la reducción del potencial de oxidación-reducción, el pH y la temperatura puede ayudar a obtener metales de baja valencia fácilmente solubles. Por lo tanto, se añadieron al sistema de lixiviación agentes reductores como peróxido de hidrógeno, bisulfito sódico, glucosa y ácido ascórbico, y se desarrolló un nuevo proceso de lixiviación reductora.

En el proceso de lixiviación mediante la tecnología tradicional de reciclado húmedo de baterías, para mejorar la tasa de lixiviación y la tasa de recuperación de metales, se añadirán métodos como los ultrasónicos y los mecanoquímicos. Se utilizan para acelerar la transferencia de masa convectiva entre el sólido y el líquido, y al mismo tiempo actúan sobre la superficie de los cristales metálicos para promover la disolución de los materiales, a fin de lograr el propósito de aumentar la tasa de lixiviación.

Perspectivas de desarrollo de la tecnología de reciclado de baterías eléctricas

La cuestión del reciclaje de las baterías de litio eléctricas fuera de servicio es inminente, en el momento actual. Los canales de reciclaje informales y los métodos de reciclaje no conformes alteran el orden de la industria. Las cuestiones medioambientales, la seguridad de la tecnología de reciclado de baterías de litio y la economía del reciclado de recursos son los puntos débiles en el desarrollo de 10 principales empresas de baterías eléctricas.

A nivel gubernamental, es necesario acelerar la promoción de la legislación sobre el uso de la tecnología de reciclaje de baterías eléctricas y reforzar el proceso normativo.

A nivel industrial, es necesario establecer un sistema de normas sólido en el campo de la tecnología de reciclaje de baterías. El sistema de la industria de baterías aún no es sólido, y el problema de los canales de reciclaje sigue siendo prominente.

Además, es necesario acelerar la formulación de normas para la industria de tecnología de reciclaje de baterías eléctricas en las subdivisiones de especificaciones de gestión, utilización en cascada y reciclaje, de acuerdo con el principio de uso urgente primero.

Centrarse en el establecimiento de puntos de servicio de reciclaje, la evaluación de la capacidad residual, la detección y clasificación rápidas, la trituración y clasificación inocuas, y la compilación de normas como la huella de carbono de los productos reciclados.

Reforzar la gestión del ciclo de vida completo de las baterías eléctricas, promover el establecimiento de un sistema estandarizado unificado que abarque todo el proceso de diseño, producción, uso, reciclado, etc. de las baterías, y tener en cuenta el reciclado posterior en la fase inicial del diseño de las baterías.

Conclusión

En resumen, con el avance continuo de la tecnología de reciclaje de baterías en el futuro, la estandarización de la gestión de la industria y la mejora de la disposición de reciclaje, la industria de la tecnología de reciclaje de baterías de energía se convertirá gradualmente en una industria de alta prosperidad y alto desarrollo.