Analyse des voies technologiques de recyclage des batteries d'énergie en 2023

L'utilisation complète des batteries d'énergie comprend principalement l'utilisation en cascade et l'utilisation par régénération. D'une manière générale, l'utilisation en cascade en Chine en est encore au stade exploratoire, se concentrant principalement sur des projets de démonstration, et n'a pas encore formé un modèle commercial complet. Le mode de recyclage basé sur le démantèlement et le recyclage est actuellement la technologie de recyclage des batteries qui présente les avantages économiques directs les plus importants.

Comparaison des avantages et des inconvénients des technologies de recyclage des batteries

La technologie de recyclage des piles électriques fait référence au recyclage centralisé des piles électriques mises au rebut, à la récupération du nickel, du cobalt, du manganèse, du cuivre, de l'aluminium, du lithium et d'autres métaux dans la pile par le biais d'une technologie de traitement, puis au recyclage de ces matériaux.

Par rapport à la batterie lithium-fer-phosphate, pile ternaire au lithium ont une teneur élevée en métaux rares, une valeur de recyclage élevée, une durée de vie courte, une mauvaise stabilité thermique, et conviennent mieux au démantèlement et au recyclage. Le processus de recyclage des matériaux électrolytiques dans la technologie de recyclage des batteries comprend principalement le recyclage physique, le recyclage par voie humide et le recyclage par le feu.

Recyclage physique est le processus de broyage, de tamisage, de séparation magnétique, de broyage fin et de classification des composants internes des batteries d'énergie usagées afin d'obtenir des produits de valeur, puis de passer à l'étape suivante du recyclage. Le processus de base est la restauration des matériaux après le concassage et le criblage, qui est un processus physique relativement pur.

L'avantage est qu'elle peut être démontée avec tous ses composants, qu'elle est entièrement automatique, qu'elle ne pollue pas et que la batterie au lithium-fer-phosphate peut être recyclée, ce qui est économique. L'inconvénient est qu'elle demande beaucoup de travail et qu'il est difficile de récupérer d'autres métaux précieux.

Recyclage humide consiste à démonter et à prétraiter les piles usagées, à les dissoudre dans une solution acido-basique pour en extraire certains éléments métalliques précieux, puis à extraire les métaux précieux restants par échange d'ions et électrodéposition. Elle comprend principalement trois méthodes : la précipitation chimique, l'extraction par solvant et l'échange d'ions. Le processus de base de la méthode humide consiste à ajouter des réactifs chimiques à la poudre d'électrode pour la lixiviation et l'extraction.

Les avantages sont les suivants : peu d'exigences en matière d'équipement et d'exploitation, de nombreuses options de réaction chimique, une grande pureté du produit et une grande efficacité de récupération des substances métalliques lourdes dans les piles. L'inconvénient est que le processus est long, que le processus de récupération implique des solvants corrosifs et qu'il y a des problèmes tels que la pollution des liquides résiduaires.

Recyclage des incendies se réfère à la récupération directe de divers matériaux pour batteries Le procédé de séparation des métaux sans utilisation d'un milieu tel qu'une solution comprend principalement la séparation mécanique et l'électrolyse à haute température. En général, il est nécessaire de retirer l'enveloppe de la batterie, de mélanger le cœur de la batterie avec du coke et du calcaire, et de subir un grillage de réduction pour obtenir du lithium métallique, du cobalt, du nickel, de l'aluminium, etc. afin de former un alliage de carbone.

Le fluor, le phosphore, etc. contenus dans l'électrolyte sont solidifiés dans les scories, qui peuvent être utilisées comme additifs pour les matériaux de construction ou le béton. Ensuite, un traitement en profondeur est effectué, et l'ensemble du processus est achevé à haute température. Le processus central de la méthode du feu est la pyrolyse à haute température pour obtenir des oxydes métalliques.

L'avantage est que le processus est simple et que les métaux lourds tels que le mercure, le nickel et le zinc peuvent être récupérés. Les inconvénients sont un faible rendement, une forte consommation d'énergie et une certaine pollution des déchets.

Le recyclage par voie humide est la voie principale de la technologie actuelle de recyclage des piles.

D'après la comparaison des voies technologiques actuelles de recyclage des piles, le recyclage par voie humide présente un taux élevé de récupération des éléments métalliques et une grande pureté des produits préparés, ce qui en fait la voie technologique la plus répandue dans l'industrie.

Le coût du recyclage par voie humide se compose principalement des réactifs chimiques et des coûts énergétiques. D'une part, l'hydrométallurgie doit consommer une grande quantité de réactifs chimiques, ce qui fait que le coût de l'hydrométallurgie des entreprises est affecté par les fluctuations de prix des réactifs chimiques tels que l'acide sulfurique et l'hydroxyde de sodium. D'autre part, le recyclage par voie humide est une industrie qui consomme beaucoup d'énergie, et les coûts énergétiques des entreprises sont généralement élevés.

Les types de processus technologiques de recyclage des piles par voie humide comprennent principalement la lixiviation par acide inorganique, la lixiviation par acide organique, la lixiviation alcaline, la lixiviation réductrice et la lixiviation améliorée.

Bien que les acides inorganiques traditionnels tels que l'acide chlorhydrique, l'acide sulfurique et l'acide nitrique aient été largement utilisés comme agents de lixiviation, leurs inconvénients, tels que la corrosion des équipements et la pollution secondaire, limitent leur promotion.

Les acides organiques ont été largement explorés ces dernières années en raison de leur bonne biodégradabilité et de leur faible pollution secondaire. En outre, certains acides organiques peuvent également se chélater avec des ions métalliques, ce qui est utile pour la séparation et la purification des métaux.

Ces dernières années, le processus de lixiviation alcaline basé sur des composés d'ammonium/ammoniac a également été développé. Le mécanisme est principalement basé sur la coordination des ions ammonium avec les métaux, de sorte que certains métaux de transition peuvent être sélectivement lixiviés dans des conditions alcalines. En même temps, la lixiviation et la séparation sélective des métaux sont réalisées.

Certains chercheurs ont constaté que lorsque les éléments métalliques de transition de la batterie sont dans un état de faible valence, ils sont plus solubles dans l'eau, et la réduction du potentiel d'oxydo-réduction, du pH et de la température peut aider à obtenir des métaux de faible valence facilement solubles. Par conséquent, des agents réducteurs tels que le peroxyde d'hydrogène, le bisulfite de sodium, le glucose et l'acide ascorbique ont été ajoutés au système de lixiviation, et un nouveau processus de lixiviation réductive a été mis au point.

Dans le processus de lixiviation utilisant la technologie traditionnelle de recyclage des piles par voie humide, afin d'améliorer le taux de lixiviation et le taux de récupération des métaux, des méthodes telles que les méthodes ultrasoniques et mécanochimiques seront ajoutées. Ces méthodes sont utilisées pour accélérer le transfert de masse par convection entre le solide et le liquide et, en même temps, pour agir sur la surface des cristaux métalliques afin de promouvoir la dissolution des matériaux, de manière à atteindre l'objectif d'augmentation du taux de lixiviation.

Perspectives de développement de la technologie de recyclage des piles électriques

La question du recyclage des piles au lithium de puissance déclassées est imminente à l'heure actuelle. Les circuits de recyclage informels et les méthodes de recyclage non conformes perturbent l'ordre de l'industrie. Les questions environnementales, la sécurité de la technologie de recyclage des piles au lithium et l'économie du recyclage des ressources sont les points sensibles du développement de la technologie de recyclage des piles au lithium. les 10 premières entreprises de batteries d'énergie.

Au niveau gouvernemental, il est nécessaire d'accélérer la promotion de la législation sur l'utilisation de la technologie de recyclage des piles électriques et de renforcer le processus réglementaire.

Au niveau de l'industrie, il est nécessaire d'établir un système de normes solide dans le domaine de la technologie de recyclage des piles. Le système de l'industrie des piles n'est pas encore solide et le problème des canaux de recyclage reste important.

En outre, il est nécessaire d'accélérer la formulation de normes pour l'industrie des technologies de recyclage des piles électriques dans les subdivisions des spécifications de gestion, de l'utilisation en cascade et du recyclage, conformément au principe de l'utilisation urgente d'abord.

L'accent est mis sur la création de points de service de recyclage, l'évaluation de la capacité résiduelle, la détection et le tri rapides, le broyage et le tri inoffensifs, et la compilation de normes telles que l'empreinte carbone des produits recyclés.

Renforcer la gestion du cycle de vie complet des piles électriques, promouvoir la mise en place d'un système normalisé unifié couvrant l'ensemble du processus de conception, de production, d'utilisation, de recyclage, etc. des piles, et prendre en considération le recyclage ultérieur dès les premières étapes de la conception des piles.

Conclusion

En résumé, avec les progrès continus de la technologie de recyclage des piles à l'avenir, la normalisation de la gestion de l'industrie et l'amélioration de l'organisation du recyclage, l'industrie de la technologie de recyclage des piles électriques deviendra progressivement une industrie à forte prospérité et à fort développement.