La technologie de récupération à haut rendement des métaux précieux des déchets de batteries lithium-ion est devenue un point chaud de la recherche au pays et à l'étranger. Visant l'état actuel de la technologie de récupération des métaux précieux dans les déchets de batteries lithium-ion, cet article présente les méthodes de recherche de prétraitement et de traitement des matériaux cathodiques dans le processus de récupération des métaux précieux, et évalue brièvement les avantages et les inconvénients de diverses méthodes. Au cours du processus de recyclage, les difficultés techniques telles que le processus complexe de séparation et de purification et la génération facile de pollution secondaire ont été analysées, et il a été souligné que le suivi devrait mener des recherches approfondies sur le processus de recyclage, explorer les processus de recyclage efficace et industrialiser la tendance au développement des résultats de la recherche en laboratoire.

Dans la vie moderne, les appareils de communication électroniques tels que les appareils photo, les caméras vidéo, les ordinateurs portables et les téléphones portables utilisant des batteries lithium-ion ont été largement utilisés par les gens. Les principaux composants d'une batterie lithium-ion sont l'électrode positive, l'électrode négative, le séparateur et l'électrolyte. L'électrode positive de la batterie est composée d'un matériau actif d'électrode positive, d'un agent conducteur, d'un liant, d'un collecteur de courant, etc. L'électrode négative de la batterie est principalement composée du matériau actif de l'électrode négative et du collecteur de courant. Un séparateur composé d'un polymère sépare les électrodes positive et négative. L'électrolyte joue le rôle de charge et de décharge de la batterie. Cependant, les batteries lithium-ion ont une durée de vie limitée, généralement inférieure à 3 ans. Les batteries usagées contiennent des substances toxiques qui peuvent endommager la qualité du sol et de l'eau dans l'environnement. La diffusion de ces substances toxiques dans le corps des humains et des animaux mettra en danger la santé. Le recyclage des métaux précieux peut non seulement améliorer l'environnement, mais aussi améliorer les avantages économiques des entreprises. Par conséquent, la technologie verte de récupération et de réutilisation des métaux précieux dans les batteries lithium-ion usagées est devenue un point chaud de la recherche ces dernières années. Cet article examine principalement les méthodes technologiques nationales et étrangères pour la récupération et le traitement des métaux précieux dans les déchets de batteries lithium-ion, et attend avec impatience la tendance de développement de la technologie de récupération. Le recyclage des métaux précieux peut non seulement améliorer l'environnement, mais aussi améliorer les avantages économiques des entreprises. Par conséquent, la technologie verte de récupération et de réutilisation des métaux précieux dans les batteries lithium-ion usagées est devenue un point chaud de la recherche ces dernières années. Cet article examine principalement les méthodes technologiques nationales et étrangères pour la récupération et le traitement des métaux précieux dans les déchets de batteries lithium-ion, et attend avec impatience la tendance de développement de la technologie de récupération. Le recyclage des métaux précieux peut non seulement améliorer l'environnement, mais aussi améliorer les avantages économiques des entreprises. Par conséquent, la technologie verte de récupération et de réutilisation des métaux précieux dans les batteries lithium-ion usagées est devenue un point chaud de la recherche ces dernières années. Cet article examine principalement les méthodes technologiques nationales et étrangères pour la récupération et le traitement des métaux précieux dans les déchets de batteries lithium-ion, et attend avec impatience la tendance de développement de la technologie de récupération.

1 État actuel de la recherche au pays et à l'étranger

Dans les applications pratiques, les technologies de base du recyclage sont principalement divisées en deux catégories : la méthode au feu et la méthode par voie humide. La méthode au feu est un processus d'extraction ou de séparation des métaux non ferreux des matériaux de la batterie par chauffage dans des conditions de température élevée en fonction des propriétés physiques (point de fusion, pression de vapeur) des différents métaux. La méthode humide est un processus de recyclage qui utilise un solvant acide, alcalin ou organique pour lixivier les composants métalliques précieux des batteries. Le processus de recyclage peut être grossièrement divisé en trois étapes : le prétraitement des batteries, la séparation des matériaux actifs et des collecteurs de courant, ainsi que la récupération et la réutilisation des métaux précieux.

1.1 Prétraitement des déchets de batteries lithium-ion

1.1.1 Décharge

Les batteries lithium-ion usagées contiennent une puissance résiduelle. Pour éviter les accidents lors du retrait de la batterie, déchargez la batterie avant de la retirer. Les procédés de traitement comprennent un procédé de décharge physique et un procédé de décharge chimique. La méthode de décharge physique utilise principalement une décharge forcée à basse température. Cette méthode convient à la production de petits lots. Les sociétés Umicore et Toxco aux États-Unis utilisent de l'azote liquide pour prétraiter la batterie à basse température et casser la batterie en toute sécurité à une température de -198 ℃, mais cette méthode exige des équipements plus élevés. La méthode de décharge chimique utilise principalement l'électrolyse pour décharger. L'électrolyte est principalement une solution de chlorure de sodium. Lorsque la batterie est placée dans la solution, les électrodes positive et négative de la batterie sont court-circuitées dans le liquide conducteur, et la décharge complète de la batterie est rapidement réalisée. L'inconvénient de cette méthode est que la concentration et la température de l'électrolyte affecteront le taux de décharge de la batterie et que les métaux précieux de la batterie se dissoudront dans le liquide conducteur, réduisant ainsi le taux de récupération du métal. Dans le même temps, la solution contenant des métaux précieux présente une forte pollution, ce qui rend la récupération difficile et augmente le coût de récupération.

1.1.2 Démontage et rupture

En laboratoire, en raison de la petite taille de la batterie, la plupart des batteries sont démontées et séparées manuellement. Dans la production réelle, la méthode de broyage mécanique est souvent utilisée pour démonter la batterie. Une méthode de concassage mécanique est la méthode humide. La méthode humide utilise diverses solutions acides et alcalines comme milieu de transfert pour transférer les ions métalliques du matériau d'électrode à la solution de lixiviation, puis par échange d'ions, précipitation, adsorption et autres moyens, les ions métalliques sont éliminés de la solution sous la forme de sels, oxydes, etc. extraits. La technologie de recyclage par voie humide est relativement complexe, mais le taux de récupération des métaux précieux est relativement élevé. C'est actuellement la principale technologie de traitement des déchets de batteries nickel-hydrogène et lithium-ion. Wang Yuansun et d'autres ont essayé de faire tremper la batterie dans de l'eau alcaline diluée, puis de la briser. Cette méthode peut réduire la production de HF, mais ne peut pas récupérer efficacement l'électrolyte contenant du fluor, qui est facile à provoquer une pollution secondaire. Une autre méthode est la méthode sèche. La méthode sèche comprend principalement la méthode de tri mécanique et la méthode de pyrolyse à haute température (ou méthode de métallurgie à haute température). La méthode de tri mécanique présente les avantages d'un processus de récupération court et d'une forte pertinence de récupération, qui est l'étape préliminaire de la réalisation de la séparation et de la récupération des métaux. Lui et coll. ont comparé les différents effets des méthodes de tri humide et mécanique sur le recyclage et l'élimination des déchets de batteries lithium-ion. Les résultats montrent que l'écrasement de la méthode de tri mécanique ne brisera pas les composants de la batterie en fines particules qui se mélangent facilement, et le taux de récupération est plus élevé. Cependant, la méthode de tri mécanique ne peut pas séparer complètement les composants de la batterie lithium-ion usagée. Les gens essaient d'utiliser la méthode de pyrolyse à haute température, c'est-à-dire de chauffer la batterie dans un four à moufle pour éliminer le solvant organique de la batterie. Joo et al. a utilisé le tri mécanique et la pyrolyse à haute température pour récupérer efficacement le cobalt et le lithium des déchets de batteries lithium-oxyde de cobalt. Cependant, la pyrolyse à haute température peut également avoir des effets négatifs, tels que la génération de gaz nocifs lors du traitement à haute température, qui peuvent facilement provoquer des explosions. Un dispositif de purification doit donc être installé. la méthode de tri mécanique ne permet pas de séparer complètement les composants de la batterie lithium-ion usagée. Les gens essaient d'utiliser la méthode de pyrolyse à haute température, c'est-à-dire de chauffer la batterie dans un four à moufle pour éliminer le solvant organique de la batterie. Joo et al. a utilisé le tri mécanique et la pyrolyse à haute température pour récupérer efficacement le cobalt et le lithium des déchets de batteries lithium-oxyde de cobalt. Cependant, la pyrolyse à haute température peut également avoir des effets négatifs, tels que la génération de gaz nocifs lors du traitement à haute température, qui peuvent facilement provoquer des explosions. Un dispositif de purification doit donc être installé. la méthode de tri mécanique ne permet pas de séparer complètement les composants de la batterie lithium-ion usagée. Les gens essaient d'utiliser la méthode de pyrolyse à haute température, c'est-à-dire de chauffer la batterie dans un four à moufle pour éliminer le solvant organique de la batterie. Joo et al. a utilisé le tri mécanique et la pyrolyse à haute température pour récupérer efficacement le cobalt et le lithium des déchets de batteries lithium-oxyde de cobalt. Cependant, la pyrolyse à haute température peut également avoir des effets négatifs, tels que la génération de gaz nocifs lors du traitement à haute température, qui peuvent facilement provoquer des explosions. Un dispositif de purification doit donc être installé. a utilisé le tri mécanique et la pyrolyse à haute température pour récupérer efficacement le cobalt et le lithium des déchets de batteries lithium-oxyde de cobalt. Cependant, la pyrolyse à haute température peut également avoir des effets négatifs, tels que la génération de gaz nocifs lors du traitement à haute température, qui peuvent facilement provoquer des explosions. Un dispositif de purification doit donc être installé. a utilisé le tri mécanique et la pyrolyse à haute température pour récupérer efficacement le cobalt et le lithium des déchets de batteries lithium-oxyde de cobalt. Cependant, la pyrolyse à haute température peut également avoir des effets négatifs, tels que la génération de gaz nocifs lors du traitement à haute température, qui peuvent facilement provoquer des explosions. Un dispositif de purification doit donc être installé.

1.2 Séparation des matériaux actifs et des collecteurs de courant

La séparation du matériau actif de l'électrode positive et du collecteur de courant en feuille d'aluminium adopte principalement deux méthodes, notamment la dissolution de solvant organique et la décomposition à haute température. La décharge de solvant organique utilise principalement le solvant organique pour dissoudre le PVDF, de sorte que le matériau actif de l'électrode positive et le collecteur de courant sont séparés. Zeng utilise NMP pour tremper la feuille d'électrode, qui sépare efficacement le matériau actif et le collecteur de courant dans la batterie. Yang a été dissous avec le solvant organique DMAC (N, N-diméthylacétamide) et le liant sur le collecteur de courant a été éliminé dans les conditions de traitement de 100 ° C et 60 min. Cependant, les particules de matière active obtenues par ce procédé de récupération sont petites, la séparation solide-liquide est difficile et l'investissement de récupération est important. La pyrolyse est la séparation des matériaux cathodiques et des corps actifs à haute température. Daniel et al. adopté une méthode de traitement à haute température dans un environnement sous vide pour décomposer la matière organique dans le collecteur de courant à haute température (600 ° C), et une partie du matériau d'électrode positive sur le matériau d'électrode positive a été séparée de la feuille d'aluminium. Lorsque la température était supérieure à 650 °C, la feuille d'aluminium et l'électrode positive Les matériaux sont tous granuleux et mélangés. Cette méthode produit des gaz nocifs et pollue l'air. et une partie du matériau d'électrode positive sur le matériau d'électrode positive a été séparée de la feuille d'aluminium. Lorsque la température était supérieure à 650 °C, la feuille d'aluminium et l'électrode positive Les matériaux sont tous granuleux et mélangés. Cette méthode produit des gaz nocifs et pollue l'air. et une partie du matériau d'électrode positive sur le matériau d'électrode positive a été séparée de la feuille d'aluminium. Lorsque la température était supérieure à 650 °C, la feuille d'aluminium et l'électrode positive Les matériaux sont tous granuleux et mélangés. Cette méthode produit des gaz nocifs et pollue l'air.