RU2769908C1 - Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока - Google Patents
Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока Download PDFInfo
- Publication number
- RU2769908C1 RU2769908C1 RU2021126766A RU2021126766A RU2769908C1 RU 2769908 C1 RU2769908 C1 RU 2769908C1 RU 2021126766 A RU2021126766 A RU 2021126766A RU 2021126766 A RU2021126766 A RU 2021126766A RU 2769908 C1 RU2769908 C1 RU 2769908C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lithium
- grinding
- current sources
- carried out
- extraction
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/54—Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/84—Recycling of batteries or fuel cells
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу переработки отработанных литиево-ионных источников тока. Способ включает сбор и сортировку источников тока, их разрядку, шредирование и измельчение, просеивание, выщелачивание, экстракцию и извлечение лития, электрохимическое извлечение металлов анода источника тока. Причем на стадии выщелачивания переводят в раствор марганец, никель, кобальт и литий совместно. Для этого стадию выщелачивания проводят с использованием раствора серной кислоты концентрацией от 1,5 до 2 М и перекиси водорода концентрацией от 6 до 15% масс. при непрерывном перемешивании с использованием отношения твердой и жидкой фаз 1:10. Техническим результатом является значительное ускорение процесса переработки отработанных литиево-ионных источников тока, снижение взрывоопасности и повышение пожарной безопасности, а также увеличение извлечения ценного металлического сырья. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области переработки и возвращения в производство продуктов, оказывающих вредное воздействие на окружающую среду при их утилизации.
В настоящее время батареи, называемые ионно-литиевыми батареями и батареями с полимерным электролитом, являются основными источниками тока в области электрохимических генераторов портативных устройств (смартфоны, ноутбуки и т.п.). Однако, несмотря на многочисленные преимущества, связанные с эксплуатационными характеристиками, литиевые системы продолжают оставаться крупным источником продуктов, оказывающих крайне негативное воздействие на окружающую среду.
Известен патент США № 782013, в котором описан способ обработки всех типов литиевых анодных элементов и батарей с помощью гидрометаллургического процесса при комнатной температуре. Описанный способ извлечения включает:
- сухое измельчение при комнатной температуре в инертной атмосфере;
- обработку магнитной сепарацией и денсиметрическим столом с последующим водным гидролизом с целью извлечения, по меньшей мере, лития в форме карбоната или литиофосфата, анион указанной соли и концентрат, содержащий, по меньшей мере, один металл указанного катода.
К недостаткам известного способа относятся повышенная взрывоопасность и пожароопасность процесса обработки источников тока, а также недостаточная степень извлечения лития и металлов катода.
Задача, на решение которой направлен заявляемый способ, является исключение возможности возникновения нештатных ситуаций (взрыв перерабатываемого сырья, пожар), а также увеличение извлечения ценного металлического сырья при переработке.
Поставленная задача решается путём применения способа переработки отработанных литиево-ионных источников тока, который включает несколько стадий, а именно сортировку источников тока, их разрядку, шредирование и измельчение, просеивание, выщелачивание, экстракцию и извлечение лития, электрохимическое извлечение металлов анода источника тока. При этом на стадии выщелачивания переводят в раствор марганец, никель, кобальт и литий совместно, для чего стадию выщелачивания проводят с использованием раствора серной кислоты концентрацией от 1,5М до 2М и перекиси водорода концентрацией от 6 до 15% масс. при непрерывном перемешивании с использованием отношения твердой и жидкой фаз 1:10.
При этом разрядка источников тока может проводиться путём их выдержки в растворе хлорида натрия с концентрацией 30-60 г/л в течении 10-15 дней, а шредирование и измельчение разряженных источников тока в герметичной камере с избыточным давлением не ниже 10 мм рт. ст. в атмосфере углекислого газа. Предварительная разрядка источников тока перед стадией измельчения указанным методом и измельчение в герметичной камере в атмосфере углекислого газа при избыточном в ней давлении минимизирует попадание в неё кислорода из атмосферы, исключает возникновение взрывов и пожаров при проведении указанной стадии.
При этом разрядка источников тока может проводиться путём их погружения в жидкий азот при температуре -196°С непосредственно перед стадией шредирования и измельчения, а шредирование и измельчение разряженных источников тока в герметичной камере с избыточным давлением не ниже 10 мм рт. ст. в атмосфере азота. Предварительная разрядка источников тока перед стадией измельчения указанным методом и измельчение в герметичной камере в атмосфере азота при избыточном в ней давлении исключает попадание в неё кислорода из атмосферы, а, следовательно, исключается вероятность возникновения взрывов и пожаров на указанной стадии переработки источников тока. Дополнительным преимуществом указанного варианта является отсутствие стадии выдержки источников тока в солевом растворе, что значительно ускоряет процесс. Также жидкий азот обволакивает и покрывает измельчаемые элементы, что полностью исключает попадание на них кислорода из атмосферы.
На Фиг. 1 представлена блок-схема, иллюстрирующая порядок и стадии проведения процесса.
Осуществление способа происходит следующим образом (см. Фиг. 1). Поступающие на переработку источники тока сортируют вручную, удаляя те, которые не являются литиевыми. Отобранные источники тока подвергаются разрядке и измельчению. Разрядку источников тока можно проводить двумя вариантами.
В качестве первого варианта применяют разрядку источников тока путём их выдержки в растворе хлорида натрия с концентрацией 30-60 г/л в течении 10-15 дней. В этом варианте осуществления способа шредирование и измельчение разряженных источников тока проводят в герметичной камере с избыточным давлением не ниже 10 мм рт. ст. в атмосфере углекислого газа.
В качестве второго варианта применяют разрядку источников тока путём их погружения в жидкий азот при температуре -196°С непосредственно перед стадией шредирования и измельчения. В этом варианте осуществления способа шредирование и измельчение разряженных источников тока проводят в герметичной камере с избыточным давлением не ниже 10 мм рт. ст. в атмосфере азота.
В любом из вариантов шредирование и измельчение литиевых батареей и элементов производят в одну или несколько стадий в зависимости от вида измельчаемых отходов. Двух стадийное измельчение применяется к неразобранным батареям и элементам 18650. Предварительно измельченную измельчают до частиц с размером не более 5 мм. Измельчение можно проводить, в частности, на роторной режущей машине.
В результате измельчения и шредирования получают следующие фракции, которые и отправляют на последующие стадии переработки:
- мелкодисперсная фракция, богатая оксидами металлов и углеродом;
- магнитная фракция, состоящая из нержавеющей стали из корпусов элементов и батарей;
- немагнитная фракция с относительно высокой плотностью частиц, состоящая из цветных металлов;
- немагнитная фракция с относительно низкой плотностью частиц, состоящая из смеси бумаги и пластика.
После стадии измельчения и шредирования полученные фракции направляют на магнитный сепаратор, на котором удаляют магнитную фракцию, а остаток просеивают через набор сит, состоящих из сит с ячейками с отверстиями 1 или 2 мм. Прошедший через сито мелкий порошок передают на стадию выщелачивания. Оставшиеся на сите передают на вихретоковой сепаратор для физического разделение материалов– металлов и пластика, которые переводят в соответствующие товарные продукты.
На стадии выщелачивания осуществляют перевод в раствор совместно кобальта и лития. Выщелачивание проводят с использованием раствора серной кислоты концентрацией от 1,5М до 2М и перекиси водорода концентрацией от 6 до 15% масс. при непрерывном перемешивании с использованием отношения твердой и жидкой фаз 1:10. При этом осуществляют контроль температуры и времени процесса выщелачивания. Содержание кобальта и лития в растворе осуществляют методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Далее осуществляют перевод кобальта в органическую фазу из водной методом жидкостно-жидкостной экстракции при соотношении фаз 1:1 и рН от 6 до 7 с использованием Cyanex 272 в качестве органического экстрагента. Литий, содержащийся в растворе в растворенном виде, переводят раствором Na2CO3 в карбонат лития, являющийся товарным продутом, выделяют и высушивают. Марганец и никель выделяют из оставшегося раствора электрохимическим методом, используя в качестве катода сталь, а в качестве анода графит или рутений-титановый сплав.
Вышеописанный способ позволяет выделить и заново ввести в производство до 95 % масс. компонентов отработанных источников тока, в том числе до 92% лития, 92% пластика, 95% железа, 90% кобальта, 85% никеля, 85% марганца.
Claims (5)
1. Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока, включающий сбор и сортировку источников тока, их разрядку, шредирование и измельчение, просеивание, выщелачивание, экстракцию и извлечение лития, электрохимическое извлечение металлов анода источника тока, отличающийся тем, что на стадии выщелачивания переводят в раствор марганец, никель, кобальт и литий совместно, для чего её проводят с использованием раствора серной кислоты концентрацией от 1,5 до 2 М и перекиси водорода концентрацией от 6 до 15% масс. при непрерывном перемешивании с использованием отношения твердой и жидкой фаз 1:10.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разрядку источников тока проводят путём их выдержки в растворе хлорида натрия с концентрацией 30-60 г/л в течение 10-15 дней.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что шредирование и измельчение разряженных источников тока проводят в герметичной камере с избыточным давлением не ниже 10 мм рт. ст. в атмосфере углекислого газа.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что разрядку источников тока проводят путём их погружения в жидкий азот при температуре -196°С непосредственно перед стадией шредирования и измельчения.
5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что шредирование и измельчение разряженных источников тока проводят в герметичной камере с избыточным давлением не ниже 10 мм рт. ст. в атмосфере азота.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021126766A RU2769908C1 (ru) | 2021-09-10 | 2021-09-10 | Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока |
PCT/RU2022/000269 WO2023038542A1 (ru) | 2021-09-10 | 2022-09-02 | Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021126766A RU2769908C1 (ru) | 2021-09-10 | 2021-09-10 | Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2769908C1 true RU2769908C1 (ru) | 2022-04-08 |
Family
ID=81076030
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021126766A RU2769908C1 (ru) | 2021-09-10 | 2021-09-10 | Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2769908C1 (ru) |
WO (1) | WO2023038542A1 (ru) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2164955C1 (ru) * | 1999-07-14 | 2001-04-10 | ОАО "Елизаветинский опытный завод" | Способ утилизации отработанных химических источников тока |
RU2486262C2 (ru) * | 2011-09-09 | 2013-06-27 | Закрытое акционерное общество "Экология" | Способ утилизации отработанных химических источников тока |
KR101823952B1 (ko) * | 2016-10-28 | 2018-01-31 | 타운마이닝리소스주식회사 | 리튬이온 2차전지의 폐 양극재로부터 리튬을 회수하여 탄산리튬을 제조하는 방법 |
KR101827824B1 (ko) * | 2017-08-08 | 2018-02-09 | 한국지질자원연구원 | 배터리 커팅 방전기 |
KR101841700B1 (ko) * | 2017-06-28 | 2018-03-26 | 한국지질자원연구원 | 폐혼합전지로부터 유가 금속의 선택적 회수 방법 |
KR20180042641A (ko) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 한국전기연구원 | 리튬이차전지용 양극활물질 연속 회수 장치 및 이를 이용한 회수 방법 |
KR101883100B1 (ko) * | 2017-04-04 | 2018-07-27 | 연세대학교 산학협력단 | 폐전지로부터 유가금속을 회수하는 방법 및 유가금속 회수 시스템 |
EP3459138A1 (fr) * | 2016-05-20 | 2019-03-27 | Hydro-Québec | Procédé pour le recyclage de matériaux d'électrode de batterie au lithium |
DE102018001273A1 (de) * | 2018-02-19 | 2019-08-22 | Weck + Poller Holding Gmbh | Verfahren zum Recycling von Lithium-lonenakkumulatoren |
EP3563446B8 (de) * | 2018-02-19 | 2020-07-22 | Weck + Poller Holding GmbH | Verfahren zum recycling von lithium-ionenakkumulatoren |
-
2021
- 2021-09-10 RU RU2021126766A patent/RU2769908C1/ru active
-
2022
- 2022-09-02 WO PCT/RU2022/000269 patent/WO2023038542A1/ru unknown
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2164955C1 (ru) * | 1999-07-14 | 2001-04-10 | ОАО "Елизаветинский опытный завод" | Способ утилизации отработанных химических источников тока |
RU2486262C2 (ru) * | 2011-09-09 | 2013-06-27 | Закрытое акционерное общество "Экология" | Способ утилизации отработанных химических источников тока |
EP3459138A1 (fr) * | 2016-05-20 | 2019-03-27 | Hydro-Québec | Procédé pour le recyclage de matériaux d'électrode de batterie au lithium |
KR20180042641A (ko) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | 한국전기연구원 | 리튬이차전지용 양극활물질 연속 회수 장치 및 이를 이용한 회수 방법 |
KR101823952B1 (ko) * | 2016-10-28 | 2018-01-31 | 타운마이닝리소스주식회사 | 리튬이온 2차전지의 폐 양극재로부터 리튬을 회수하여 탄산리튬을 제조하는 방법 |
KR101883100B1 (ko) * | 2017-04-04 | 2018-07-27 | 연세대학교 산학협력단 | 폐전지로부터 유가금속을 회수하는 방법 및 유가금속 회수 시스템 |
KR101841700B1 (ko) * | 2017-06-28 | 2018-03-26 | 한국지질자원연구원 | 폐혼합전지로부터 유가 금속의 선택적 회수 방법 |
KR101827824B1 (ko) * | 2017-08-08 | 2018-02-09 | 한국지질자원연구원 | 배터리 커팅 방전기 |
DE102018001273A1 (de) * | 2018-02-19 | 2019-08-22 | Weck + Poller Holding Gmbh | Verfahren zum Recycling von Lithium-lonenakkumulatoren |
EP3563446B8 (de) * | 2018-02-19 | 2020-07-22 | Weck + Poller Holding GmbH | Verfahren zum recycling von lithium-ionenakkumulatoren |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2023038542A1 (ru) | 2023-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111655875B (zh) | 用于回收锂电池的方法 | |
CN110199429B (zh) | 从使用完的锂离子电池回收有价物质的方法 | |
Pinegar et al. | Recycling of end-of-life lithium-ion batteries, part II: laboratory-scale research developments in mechanical, thermal, and leaching treatments | |
Shin et al. | Development of a metal recovery process from Li-ion battery wastes | |
TWI726033B (zh) | 從具有高錳含量的廢棄鋰離子電池回收有價金屬的方法 | |
CA3058311C (en) | Lithium recovery method | |
US11718895B2 (en) | Method for dissolving lithium compound, method for manufacturing lithium carbonate, and method for recovering lithium from lithium ion secondary cell scrap | |
AU2019459228B2 (en) | Method for recycling lithium batteries | |
WO2017145099A1 (en) | Process for recovery of pure cobalt oxide from spent lithium ion batteries with high manganese content | |
US20230052068A1 (en) | Method for disassembling and separating waste lithium-ion battery | |
CN106450542A (zh) | 一种废旧锰酸锂锂离子电池的资源化方法 | |
KR20150002147A (ko) | 폐리튬이온전지로부터 ncm계 양극활물질의 재생방법과 이 방법에 의해 제조된 ncm계 양극활물질 | |
EP4199184A1 (en) | Method for processing waste lithium battery separator paper | |
CN115084704B (zh) | 一种分离和回收废旧三元电池有价成分的方法 | |
WO2022085222A1 (ja) | リチウムの回収方法及び炭酸リチウムの製造方法 | |
KR20200077108A (ko) | 리튬이차전지 재생공정을 위한 전처리 방법 | |
JPH10223264A (ja) | 使用済みリチウム−コバルト二次電池の不活性化方法、及びこれを用いた使用済みリチウム−コバルト二次電池からのコバルト回収法 | |
RU2769908C1 (ru) | Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока | |
WO2023194506A1 (en) | Lithium-ion battery recycling method | |
JP2020045576A (ja) | リチウム回収方法 | |
CN116404285A (zh) | 一种废旧钴酸锂软包电池全组分回收的方法 | |
EP4379905A1 (en) | Treatment method and treatment system for waste lithium ion battery | |
CN110323511B (zh) | 化学法处置废旧锂电池系统及废旧锂电池处理方法 | |
Marcinov et al. | Overview of Recycling Techniques for Lithium-Ion Batteries | |
BG67231B1 (bg) | Метод за обезвреждане и рециклиране на отпадъчни батерии и акумулатори |