La tecnología de recuperación de alta eficiencia de metales valiosos a partir de baterías de iones de litio de desecho se ha convertido en un centro de investigación en el país y en el extranjero. Con el objetivo de conocer el estado actual de la tecnología de recuperación de metales valiosos en baterías de iones de litio de desecho, este documento presenta los métodos de investigación de pretratamiento y tratamiento del material del cátodo en el proceso de recuperación de metales valiosos, y evalúa brevemente las ventajas y desventajas de varios métodos. Durante el proceso de reciclaje, se analizaron las dificultades técnicas como el complejo proceso de separación y purificación y la fácil generación de contaminación secundaria, y se señaló que el seguimiento debe llevar a cabo una investigación profunda sobre el proceso de reciclaje, explorar las proceso de reciclaje eficiente e industrializar la tendencia de desarrollo de los resultados de investigación de laboratorio.

En la vida moderna, las personas han utilizado ampliamente dispositivos de comunicación electrónica como cámaras, cámaras de video, computadoras portátiles y teléfonos móviles que utilizan baterías de iones de litio. Los componentes principales de una batería de iones de litio son el electrodo positivo, el electrodo negativo, el separador y el electrolito. El electrodo positivo de la batería está compuesto por un material activo de electrodo positivo, un agente conductor, un aglutinante, un colector de corriente y similares. El electrodo negativo de la batería se compone principalmente del material activo del electrodo negativo y el colector de corriente. Un separador compuesto por un polímero separa los electrodos positivo y negativo. El electrolito juega el papel de cargar y descargar la batería. Sin embargo, las baterías de iones de litio tienen una vida útil limitada, normalmente menos de 3 años. Las baterías de desecho contienen sustancias tóxicas que pueden dañar la calidad del suelo y del agua en el medio ambiente. La difusión de estas sustancias tóxicas en el cuerpo de humanos y animales pondrá en peligro la salud. El reciclaje de metales valiosos no solo puede mejorar el medio ambiente, sino también mejorar los beneficios económicos de las empresas. Por lo tanto, la tecnología de recuperación y reutilización ecológica de metales valiosos en baterías de iones de litio de desecho se ha convertido en un foco de investigación en los últimos años. Este documento revisa principalmente los métodos tecnológicos nacionales y extranjeros para la recuperación y el tratamiento de metales valiosos en baterías de iones de litio de desecho, y anticipa la tendencia de desarrollo de la tecnología de recuperación. El reciclaje de metales valiosos no solo puede mejorar el medio ambiente, sino también mejorar los beneficios económicos de las empresas. Por lo tanto, la tecnología de recuperación y reutilización ecológica de metales valiosos en baterías de iones de litio de desecho se ha convertido en un foco de investigación en los últimos años. Este documento revisa principalmente los métodos tecnológicos nacionales y extranjeros para la recuperación y el tratamiento de metales valiosos en baterías de iones de litio de desecho, y anticipa la tendencia de desarrollo de la tecnología de recuperación. El reciclaje de metales valiosos no solo puede mejorar el medio ambiente, sino también mejorar los beneficios económicos de las empresas. Por lo tanto, la tecnología de recuperación y reutilización ecológica de metales valiosos en baterías de iones de litio de desecho se ha convertido en un foco de investigación en los últimos años. Este documento revisa principalmente los métodos tecnológicos nacionales y extranjeros para la recuperación y el tratamiento de metales valiosos en baterías de iones de litio de desecho, y anticipa la tendencia de desarrollo de la tecnología de recuperación.

1 Estado actual de la investigación en el país y en el extranjero

En aplicaciones prácticas, las tecnologías centrales de reciclaje se dividen principalmente en dos categorías: método de fuego y método húmedo. El método de fuego es un proceso de extracción o separación de metales no ferrosos de los materiales de las baterías mediante calentamiento en condiciones de alta temperatura de acuerdo con las propiedades físicas (punto de fusión, presión de vapor) de diferentes metales. El método húmedo es un proceso de reciclaje que utiliza ácido, álcali o solvente orgánico para lixiviar componentes metálicos valiosos en las baterías. El proceso de reciclaje se puede dividir aproximadamente en tres pasos: pretratamiento de baterías, separación de materiales activos y colectores de corriente, y recuperación y reutilización de metales valiosos.

1.1 Pretratamiento de baterías de iones de litio usadas

1.1.1 Descarga

Las baterías de iones de litio usadas tienen energía residual en ellas. Para evitar accidentes durante la extracción de la batería, descárguela antes de retirarla. Los métodos de tratamiento incluyen el método de descarga física y el método de descarga química. El método de descarga física utiliza principalmente descargas forzadas a baja temperatura. Este método es adecuado para la producción de lotes pequeños. Las empresas Umicore y Toxco en los Estados Unidos utilizan nitrógeno líquido para pretratar la batería a baja temperatura y romper la batería de manera segura a una temperatura de -198 ℃, pero este método requiere requisitos más altos para el equipo. El método de descarga química utiliza principalmente electrólisis para descargar. El electrolito es principalmente una solución de cloruro de sodio. Cuando la batería se coloca en la solución, los electrodos positivo y negativo de la batería se cortocircuitan en el líquido conductor, y la descarga completa de la batería se realiza rápidamente. La desventaja de este método es que la concentración y la temperatura del electrolito afectarán la tasa de descarga de la batería, y los metales valiosos de la batería se disolverán en el líquido conductor, lo que reducirá la tasa de recuperación del metal. Al mismo tiempo, la solución que contiene metales valiosos tiene una fuerte contaminación, lo que dificulta la recuperación y aumenta el costo de recuperación.

1.1.2 Desmontaje y rotura

En el laboratorio, debido al pequeño tamaño de la batería, la mayoría de las baterías se desmontan y separan manualmente. En la producción real, el método de trituración mecánica se usa a menudo para desmontar la batería. Un método de trituración mecánica es el método húmedo. El método húmedo utiliza varias soluciones ácidas y alcalinas como medio de transferencia para transferir iones metálicos del material del electrodo a la solución de lixiviación y, luego, a través del intercambio iónico, la precipitación, la adsorción y otros medios, los iones metálicos se eliminan de la solución en forma de sales, óxidos, etc. extraídos. La tecnología de reciclaje húmedo es relativamente compleja, pero la tasa de recuperación de metales valiosos es relativamente alta. Actualmente es la principal tecnología para procesar residuos de baterías de níquel-hidrógeno y baterías de iones de litio. Wang Yuansun y otros intentaron sumergir la batería en agua alcalina diluida y luego romperla. Este método puede reducir la producción de HF, pero no puede recuperar de manera efectiva el electrolito que contiene flúor, que es fácil de causar contaminación secundaria. Otro método es el método seco. El método seco incluye principalmente el método de clasificación mecánica y el método de pirólisis a alta temperatura (o método de metalurgia a alta temperatura). El método de clasificación mecánica tiene las ventajas de un proceso de recuperación corto y una gran pertinencia de recuperación, que es la etapa preliminar para realizar la separación y recuperación de metales. Él et al. comparó los diferentes efectos de los métodos de clasificación húmedos y mecánicos en el reciclaje y la eliminación de baterías de iones de litio de desecho. Los resultados muestran que la trituración del método de clasificación mecánica no romperá los componentes de la batería en partículas finas que se mezclan fácilmente y la tasa de recuperación es más alta. Sin embargo, el método de clasificación mecánica no puede separar completamente los componentes de la batería de iones de litio de desecho. La gente trata de usar el método de pirólisis a alta temperatura, es decir, calentar la batería en un horno de mufla para eliminar el solvente orgánico de la batería. Joo et al. utilizó la clasificación mecánica y la pirólisis a alta temperatura para recuperar de manera eficiente el cobalto y el litio de las baterías de óxido de cobalto y litio de desecho. Sin embargo, la pirólisis a alta temperatura también puede causar efectos negativos, como la generación de gases nocivos durante el tratamiento a alta temperatura, lo que fácilmente puede provocar explosiones, por lo que es necesario instalar un dispositivo de purificación. el método de clasificación mecánica no puede separar por completo los componentes de la batería de iones de litio de desecho. La gente trata de usar el método de pirólisis a alta temperatura, es decir, calentar la batería en un horno de mufla para eliminar el solvente orgánico de la batería. Joo et al. utilizó la clasificación mecánica y la pirólisis a alta temperatura para recuperar de manera eficiente el cobalto y el litio de las baterías de óxido de cobalto y litio de desecho. Sin embargo, la pirólisis a alta temperatura también puede causar efectos negativos, como la generación de gases nocivos durante el tratamiento a alta temperatura, lo que fácilmente puede provocar explosiones, por lo que es necesario instalar un dispositivo de purificación. el método de clasificación mecánica no puede separar por completo los componentes de la batería de iones de litio de desecho. La gente trata de usar el método de pirólisis a alta temperatura, es decir, calentar la batería en un horno de mufla para eliminar el solvente orgánico de la batería. Joo et al. utilizó la clasificación mecánica y la pirólisis a alta temperatura para recuperar de manera eficiente el cobalto y el litio de las baterías de óxido de cobalto y litio de desecho. Sin embargo, la pirólisis a alta temperatura también puede causar efectos negativos, como la generación de gases nocivos durante el tratamiento a alta temperatura, lo que fácilmente puede provocar explosiones, por lo que es necesario instalar un dispositivo de purificación. utilizó la clasificación mecánica y la pirólisis a alta temperatura para recuperar de manera eficiente el cobalto y el litio de las baterías de óxido de cobalto y litio de desecho. Sin embargo, la pirólisis a alta temperatura también puede causar efectos negativos, como la generación de gases nocivos durante el tratamiento a alta temperatura, lo que fácilmente puede provocar explosiones, por lo que es necesario instalar un dispositivo de purificación. utilizó la clasificación mecánica y la pirólisis a alta temperatura para recuperar de manera eficiente el cobalto y el litio de las baterías de óxido de cobalto y litio de desecho. Sin embargo, la pirólisis a alta temperatura también puede causar efectos negativos, como la generación de gases nocivos durante el tratamiento a alta temperatura, lo que fácilmente puede provocar explosiones, por lo que es necesario instalar un dispositivo de purificación.

1.2 Separación de materias activas y colectores de corriente

La separación del material activo del electrodo positivo y el colector de corriente de papel de aluminio adopta principalmente dos métodos que incluyen la disolución de solventes orgánicos y la descomposición a alta temperatura. La descarga de solvente orgánico utiliza principalmente el solvente orgánico para disolver el PVDF, de modo que el material activo del electrodo positivo y el colector de corriente se separan. Zeng usa NMP para empapar la hoja de electrodos, lo que separa de manera efectiva el material activo y el colector de corriente en la batería. Yang se disolvió con el disolvente orgánico DMAC (N,N-dimetilacetamida) y el aglutinante del colector de corriente se eliminó en las condiciones del proceso de 100 °C y 60 min. Sin embargo, las partículas de material activo obtenidas por este método de recuperación son pequeñas, la separación sólido-líquido es difícil y la inversión de recuperación es grande. La pirólisis es la separación de materiales catódicos y cuerpos activos a altas temperaturas. Daniel et al. adoptó un método de tratamiento a alta temperatura en un ambiente de vacío para descomponer la materia orgánica en el colector de corriente a alta temperatura (600 °C), y parte del material del electrodo positivo en el material del electrodo positivo se separó del papel de aluminio. Cuando la temperatura era superior a 650 °C, el papel de aluminio y el electrodo positivo Los materiales son todos granulares y se mezclan entre sí. Este método produce gases nocivos y contamina el aire. y parte del material del electrodo positivo sobre el material del electrodo positivo se separó de la lámina de aluminio. Cuando la temperatura era superior a 650 °C, el papel de aluminio y el electrodo positivo Los materiales son todos granulares y se mezclan entre sí. Este método produce gases nocivos y contamina el aire. y parte del material del electrodo positivo sobre el material del electrodo positivo se separó de la lámina de aluminio. Cuando la temperatura era superior a 650 °C, el papel de aluminio y el electrodo positivo Los materiales son todos granulares y se mezclan entre sí. Este método produce gases nocivos y contamina el aire.