Переработка аккумуляторов технология: Как происходит утилизация аккумуляторов разных типов? |

Содержание

Переработка аккумуляторов — технология и этапы переработки отработанных устройств

Переработка аккумуляторов, производится в несколько этапов. Сначала, сливают жидкую электролитную субстанцию, затем разрезают корпус и измельчают его. Завершается такая последовательность операций получением вторсырья, которое является продуктом переплавки оставшихся фрагментов в особых печах.


Подобные работы жизненно необходимы, и объёмы их постоянно возрастают, поскольку большинство современных технологических процессов (как и бытовые нужды населения) предполагает использование электрических элементов питания, а срок их службы не бесконечен. Главной же целью такого процесса, как переработка аккумуляторов, можно считать нейтрализацию токсичных веществ, что вносит немалый вклад в решение растущего числа проблем экологии, а также получение сравнительно недорогих сырьевых ресурсов, что в современном обществе приобретает всё большую актуальность.

 

Технология и этапы переработки отработанных аккумуляторов

 

Начинается всё со сливания того или иного раствора — электролита, который, в любом случае, обладает существенной агрессивностью, причём в отношении веществ и органического, и неорганического происхождения.

Объясняется данное его свойство обязательным присутствием щелочных либо кислотных материалов, сила воздействия которых такова, что последствия могут оказаться необратимыми. Именно поэтому, и в повседневной жизни, приравнивать те же батарейки к обычному мусору ни в коем случае не следует.

 

 

По окончании первого этапа действий, направленных на переработку аккумуляторов, возможны два варианта выполнения последующего процесса: либо корпуса аккумуляторных изделий разрезаются, чтобы отделить имеющиеся в их конструкции пластины из свинца и полипропилена, а потом уже дробятся, либо глобальное дробление производится без предварительной подготовки. Измельчаются устаревшие аккумуляторные приспособления посредством специализированных установок, а размеры полученных фрагментов не превышают габаритов коробка спичек.


Данный процесс, переработка аккумуляторов, как правило, непрерывен, а конечным пунктом прибытия для получающейся массы становится особая ванна, где, благодаря нехитрой технологии, пластик и металл разделяются, чтобы отправиться в жерла особых печей, выдающих на выходе вторичное сырьё. Сырье вторичного типа, кстати, отличается достаточно высокой чистотой, чтобы вновь отправиться на заводы, производящие аккумуляторные устройства, и притом, гораздо более экономично, чем первичное. Не страдает и экологическая ситуация, так как возможные вредные испарения на этапе, когда проводится переработка аккумуляторов, также надёжно нейтрализуются.

 

Линия по переработке аккумуляторов

 

 

 

 

Производственное оборудование, на котором осуществляют слив электролитного раствора, на соответствующих предприятиях, полностью автоматизировано, чтобы гарантированно исключить возможность контакта людей не только с самими изымаемыми токсичными веществами, но даже с их парами. Слитый электролит в процессе переработки аккумуляторов собирается в особых резервуарах, где и подвергается затем нейтрализации, делающей его безопасным. Более же сложные технологические линии позволяют ещё и переработать полученный раствор таким образом, что он вторично оказывается пригодным для применения.


Тщательная, высокотехнологическая переработка аккумуляторов, позволяющая использовать разнообразные отходы, для изготовления новых изделий – целесообразный шаг, к обустройству радиотехнического и автомобильного рынков, с большей доступностью, к товарам более широких потребительских масс.

 

 

как утилизировать АКБ телефона, автомобиля, ИБП

Утилизация аккумуляторов – проблема, остро стоящая во всем мире. Отработавшие АКБ представляют собой опасные отходы, нуждающиеся в определенных способах утилизации. При этом разные виды батарей утилизируются по-разному. Такая переработка АКБ выгодна и с экологической, и с экономической стороны.

Куда сдать аккумуляторы на утилизацию?

Отработанные аккумуляторы нельзя просто отнести на свалку как другой бытовой мусор. Это связано с тем, что аккумуляторные батареи (АКБ) имеют в своем составе токсичные для живых организмов элементы и соединения.

АКБ – это отход 2 класса опасности – отходы с высокой опасностью. По этой причине старые аккумуляторы нуждаются в правильной утилизации.

Где утилизировать отработанные АКБ? С этой целью можно воспользоваться услугами специализированных компаний и заводов, которые занимаются переработкой данного вида отходов. При этом необходимо принимать во внимание последние изменения в законодательстве, связанные с утилизацией аккумуляторов, в соответствии с которыми все подобные предприятия должны были получить лицензию и сертификаты на проведение утилизационных мероприятий данного вида отходов до 1 января 2016 года. Таким образом, аккумуляторы можно продавать заводам.

Другой способ утилизации, позволяющий ответить на вопрос, как сдать и куда сдать АКБ, это сдача батарей в пункт приема металлического лома. При этом, как и в первом случае, за сданный аккумулятор можно получить неплохую сумму денег, особенно если сдаешь большое количество АКБ.

Еще одним современным приемом избавления от старых аккумуляторов является возможность сдачи данных приборов в специализированный магазин, при этом можно получить скидку на покупку нового устройства.

Как утилизировать аккумулятор автомобиля?

Избавиться от автомобильных АКБ можно одним из описанных выше способом. Утилизация свинцово-кислотных АКБ происходит на специализированных заводах и включает следующие стадии:

  1. Сливается электролит.
  2. В герметичных условиях с высокой температурой электролит нейтрализуется.
  3. Корпус батареи дробиться на специальном оборудовании.
  4. Свинцово-кислотная паста отделяется от пластико-металлической смеси посредством фильтрации.
  5. Пластик и металл разделяются.
  6. Пластиковая фракция отправляется на гранулирование.
  7. Металлические обломки и остатки пасты также нейтрализуются.
  8. Свинец отделяется от других металлических составляющих.
  9. Свинцовая фракция дочищается в тиглях.
  10. Свинец разливается в формы.

Аккумуляторы свинцовые с не слитым электролитом представляют большую угрозу для состояния окружающей среды, т.к. в состав отхода входят один из самых токсичных тяжелых металлов – свинец и опасная серная кислота.

Поэтому для ликвидации свинцовых автомобильных АКБ требуется специальное оборудование для переработки и обязательное соблюдение мер предосторожности и техники безопасности специалистами предприятий.

Подобно АКБ автомобилей происходит утилизационная процедура аккумуляторов ИБП (источник бесперебойного питания), т.к. ИБП имеют в своем составе аккумуляторы на свинцово-кислотной основе.

Как утилизировать аккумулятор телефона?

Самой небезопасной частью б/у мобильного телефона как раз является его аккумуляторная батарейка. Она, как и другие виды АКБ, требует рациональных способов утилизации. Телефонная АКБ состоит из:

  • свинца;
  • кадмия;
  • лития;
  • хрома;
  • никеля.

Все эти элементы периодической системы крайне опасны для живых существ. В сотовых телефонах наиболее часто используются li-ion АКБ. Утилизация литий-ионных аккумуляторов, как и автомобильных свинцово-кислотных, заключается главным образом в их переработке (однако нужно сказать, что в России до сих пор часто прибегают к их захоронению).

Но как утилизировать аккумулятор телефона? Ведь он такой маленький и, кажется, не представляет особого интереса для компаний. Избавиться от старых телефонов вместе с его АКБ можно в крупных торговых сетях, занимающихся продажей бытовой техники. Такие гипермаркеты часто проводят акции утилизации, при которых клиент, сдав старую технику, может получить скидку на приобретение новой.

Также батарею телефона, сам телефон, как и, например, аккумулятор от ноутбука (он также из ряда литий-ионных), можно отнести в пункт приема вторсырья. Проблема заключается в том, что не во всех городах и поселениях России есть такие пункты.

Ненужную батарейку старого телефона можно принести в некоторые магазины сотовых операторов, там иногда для этой цели выставляют специальные урны.

Утилизация литиевых аккумуляторов. Технология их переработки

Современные телефоны, ноутбуки, планшеты т.д. производятся сегодня главным образом на основе литиевых АКБ. Как и другие виды батарей, литиевые АКБ способны нанести серьезный урон окружающей среде, их выброс на свалки и полигоны может стать причиной крупных пожаров. Поэтому важно проводить утилизационные мероприятия и литиево-ионных, и литиево-полимерных аккумуляторов. Технология переработки литиевых аккумуляторов включает следующие основные стадии:

  1. Вскрытие АКБ и извлечение содержимого.
  2. Электролит, содержащий соли лития, вымывается.
  3. Катодные и анодные пластины подвергаются разделению.
  4. С пластин удаляется примерно 70% катодного и анодного материала.
  5. Медные и алюминиевые пластины отправляются на переплавку.
  6. Корпус из пластика дробиться и также переплавляется.

Переработкой li-ion АКБ занимается специальный завод по переработке. Однако в нашей стране таких промышленных предприятий не так много и обычно ими являются заводы по изготовлению аккумуляторных батарей (отработанные АКБ используют в качестве вторсырья).

Как утилизировать электролит из аккумулятора?

Кислотные, щелочные, солевые электролиты нельзя самостоятельно сливать в канализацию или просто на землю. Этот опасный компонент АКБ также нужно правильно ликвидировать или перерабатывать, чем и занимается завод по утилизации аккумуляторных батарей. Самым частым веществом, используемым в качестве электролита, является серная кислота.

Утилизационные действия могут происходить тремя путями:

  1. Вторичное использование электролита в других сферах производства (например, в производстве удобрений).
  2. Осуществление реакции нейтрализации электролита без последующего использования образующихся продуктов.
  3. Восстановление электролитов с целью образования чистой серной кислоты.

Переработка аккумуляторов в России

Переработка аккумуляторов в нашей стране пока развита не достаточно хорошо по сравнению с западными странами. Однако и у нас уже есть крупные предприятия, имеющие специализированное оборудование по переработке АКБ. Например, утилизацией никель-кадмиевых аккумуляторов занимается ведущее предприятие, которое имеет свой сайт musor-com.ru.

Стандартная технологическая процедура крупных предприятий в России включает такие этапы, как сбор АКБ, транспортировку до необходимого места, непосредственно утилизацию (слив и нейтрализация электролита, деление аккумуляторных отходов, переработка металлов), подготовку документации.

Переработка аккумуляторных батарей – это еще и бизнес, сложный, но перспективный для нашей страны, приносящий прибыль за счет получения и продажи вторсырья для разных производств.

Оборудование для переработки аккумуляторных батарей

Установка оборудования для переработки включает в себя установку автоматизированной линии, позволяющей исключить розлив и испарение электролита и соответственно попадание его в организм человека. В комплект оборудования также входят различные печи, сушильные аппараты, фильтры, дробилки, установки для очистки воздуха и т.д.

Утилизация аккумуляторных батарей – это современный рациональный способ избавиться от старых, пришедших в негодность приборов. Переработка АКБ позволяет сохранить нормальное состояние среды, здоровье людей и многие природные ресурсы за счет получения вторсырья. Нужно, чтобы каждый человек нашей страны понимал важность этой процедуры.

О том, как происходит утилизационный процесс и переработка свинцово-кислотных аккумуляторов, наглядно рассказывают в следующем коротком видео.

автомобильных, свинцовых, литиевых и других

Большинство людей, не задумываясь, выкидывают на свалку сломанный телефон вместе с аккумулятором внутри, хотя делать так не стоит, ведь АКБ (аккумуляторные батареи) — опасный отход, который утилизируют в особенном порядке. Причем в зависимости от типа устройства его переработка будет отличаться.

Важность проведения утилизации

Главная проблема аккумуляторных батарей – непродолжительный срок эксплуатации и сложная процедура переработки.

После того, как аккумулятор перестал функционировать, он больше не годится для использования и представляет опасность для окружающей среды. Выкинуть вместе с обычным бытовым мусором его нельзя, ведь химические соединения рано или поздно попадут в почву, воду и воздух, отравляя их.

Поэтому утилизация аккумуляторов происходит по специальной технологии, а перерабатывать утильсырье имеют право только организации с соответствующими лицензиями и специально обученным персоналом.

При этом любой аккумулятор содержит дорогие металлы – никель, сурьму, свинец, цинк, кадмий, железо.

Их используют повторно для выпуска новых изделий, которые будут стоить уже на порядок дешевле. Поэтому старые АКБ лучше не хранить, а сдать соответствующему предприятию с выгодой для себя и пользой для природы.

Куда сдать аккумуляторы

Аккумуляторные батареи причислены ко второму классу токсичности. По этой причине их необходимо утилизировать по правилам.

Утилизация АКБ проводится на специальных предприятиях, занимающихся переработкой этой разновидности утильсырья. Любой аккумулятор можно продать компании, имеющей право его перерабатывать.

Также батареи можно сдать в пункт приема металлического лома. Здесь тоже можно рассчитывать на неплохое вознаграждение, особенно в том случае, если приходится сдавать аккумуляторы в большом количестве.

Наиболее современный пункт приема АКБ – это специализированные магазины, где можно сдать подобные отходы и при этом получить скидку на новый товар.

В больших городах существует много организаций, принимающих все виды АКБ. Стоимость зависит от веса, типа АКБ, объема металла. При взвешивании не будут учитывать вес резиновых включений и кожухов из железа. Если отходов много, компания может предоставить собственные услуги по их вывозу.

Свинец – это чистый цветной металл (до 99 %), при этом дорогостоящий. Его очень ценят при повторном использовании и производстве. Содержится в аккумуляторах, потому за сдачу такого лома получают хорошее вознаграждение.

Однако не любое отработавшее устройство принимают на переработку.

Согласно ГОСТу, на утилизацию поступают АКБ, которые:

  • Содержат не менее 95 % свинцовых соединений.
  • Имеют залитый герметичный или слитый полностью электролит.
  • Содержат не больше 3 % других металлических соединений.
  • Имеют засоры (в виде резины и пластика) не больше 1 %

Стоимость 1 кг аккумуляторных отходов зависит от нескольких факторов:

  • Соответствия его государственному стандарту (при несоответствии лом будет стоить дешевле).
  • Количества металла.
  • Частоты поставки.
  • Способов транспортировки.
  • Удаленности объекта от места приема, переработки и продажи.

Как утилизировать автомобильный аккумулятор

Вторичное использование автомобильных аккумуляторных устройств проводится только на заводах по переработке опасных отходов.

Утилизация отработанных аккумуляторов выполняется поэтапно:

  • Сначала из корпуса выливается электролит.
  • Далее электролитная жидкость нейтрализуется под действием высоких температур.
  • Внешнюю оболочку АКБ дробят.
  • Фильтр отделяет от пластика и металла свинцово-кислотную смесь.
  • Далее пластмасса отделяется от металла.
  • Пластиковые остатки направляют на гранулирование.
  • Металл и свинцовая паста подвергают нейтрализации.
  • Свинцовую массу отделяют от других веществ.
  • Свинцовую пасту дочищают дополнительно при помощи тиглей.
  • Готовый свинец разливают по формам.

Свинцовые аккумуляторы, у которых электролит не литой, гораздо более опасны, ведь в них содержится ядовитый свинец вместе с серной кислотой.



Ликвидируют автомобильные аккумуляторы со свинцом при помощи особого оборудования при строгом следовании предписаниям и техники безопасности.

Приборы, осуществляющие бесперебойное питание, ликвидируют похожим способом, так как в них также имеются аккумуляторы с кислотой и свинцом внутри.

В России перерабатывать такой вид утильсырья начали около десяти лет назад, и за это время эти маленькие организации образовали целую отрасль по переработке свинца.

Как утилизировать аккумулятор мобильного телефона

Большую опасность в устройстве отработавшего мобильного телефона представляет именно аккумулятор.

Ликвидировать его необходимо рационально. Состав батарейки телефона включает:

  • Никель.
  • Свинец.
  • Литий.
  • Хромовые частицы.
  • Кадмиевые элементы.

Эти вещества отличаются высокой токсичностью. В телефонах обычно используется литий ионный аккумулятор.

Его утилизация осуществляется путем переработки (но в данный момент в России их чаще закапывают, чем повторно используют в качестве сырья).

Аккумулятор телефона из-за его маленьких размеров сдать организациям тяжелее. Поэтому его можно оставить в магазинах бытовой техники, где часто принимают старые приборы в обмен на скидку при покупке новых.

Телефонную батарею, компьютерную (если она литий-ионная) возможно оставить в пункте приема вторичного сырья. Правда, найти их можно не в любом городе.

Иногда пункты приема расположены в магазинах: там специально выставляют коробки, в которых можно оставить подобные отходы.

Утилизация литиевых аккумуляторов

Литиевые аккумуляторы чаще всего устанавливают сейчас на телефоны, планшеты, ноутбуки и электронные книги. При выбросе старых аккумуляторов в места скопления бытового мусора может возникнуть пожар. Потому необходимо правильно осуществлять ликвидацию литиево-ионных, литиево-полимерных АКБ.

Переработка аккумуляторных батарей осуществляется следующим образом:

  1. Вскрывают корпус батарей и извлекают содержимое.
  2. Электролит с солями лития в составе вымывают.
  3. Пластины катодов и анодов разделяют.
  4. С них удаляют большую часть анодного и катодного веществ.
  5. Пластины из меди и алюминия переплавляют.
  6. Пластиковую оболочку дробят и переплавляют.

Обычно данным процессом руководит завод по переработке АКБ. Но так как в России таких предприятий мало, переработкой занимаются заводы по изготовлению АКБ.

Как утилизировать электролит из аккумулятора

Электролит, содержащий соли, щелочи или кислоты, сливать в канализацию или на почву нельзя. Перерабатывают его заводы по утилизации аккумуляторов.

Утилизировать электролит могут разными способами:

  • Его вторично используют в разных видах производственной деятельности (к примеру, при изготовлении удобрений).
  • Нейтрализуют электролит без дальнейшего применения.
  • Восстанавливают для извлечения чистой серной кислоты.

Проблема переработки аккумуляторов в России

Данная перерабатывающая отрасль в России развита гораздо хуже, чем в соседних европейских странах. Но появляются новые крупные организации с современным специализированным оборудованием для утилизации АКБ.

Процедура ликвидации АКБ в России состоит из нескольких классических этапов:

  • Сбор аккумуляторных батарей.
  • Перевозка отходов до места переработки.
  • Сам процесс утилизации (слив электролита, его нейтрализация, деление отходов, переработка металлических элементов).
  • Подготовка необходимых документов.

Утилизация аккумуляторных батарей – это выгодный бизнес, который для России вполне перспективный, ведь прибыль можно получить за счет получения и продажи вторичного сырья для разных производств.

что делают с использованными батареями в Словении — ДРАЙВ

  • Войти
  • Регистрация
  • Забыли пароль?
  • user
  • Выход
Найти ДРАЙВ
  • Наши
    тест-драйвы
  • Наши
    видео
  • Цены и
    комплектации
  • Сообщество
    DRIVE2
  • misc»>
  • Новости
  • Наши тест-драйвы
  • Наши видео
  • Поиск по сайту
  • Полная версия сайта
  • Войти
  • Выйти
  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • Bilenkin Classic Cars
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • CheryExeed
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • DS
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton

Введение и подготовка к переработке> ENGINEERING. com

Обеспокоенность истощением запасов нефти, ростом цен на нефть, быстрым изменением климата и выбросами парниковых газов побудила ведущие экономические страны активнее искать альтернативы традиционной энергии. Электромобили (электромобили), работающие от аккумуляторов, являются многообещающей технологией, которая уже используется в коммерческих целях.

Но куда деваются батарейки, когда они умирают? В этой статье мы рассмотрим преимущества, проблемы и технологии утилизации аккумуляторов.

Утилизация аккумуляторов

Батареи, срок службы которых подошел к концу, подлежат переработке. Батареи содержат чрезвычайно опасные компоненты, такие как ртуть, свинец, кадмий, никель, цинк и кобальт, которые оказывают значительное негативное воздействие на окружающую среду. Небрежная утилизация может привести к утечке этих опасных веществ и тяжелых металлов, подвергая опасности здоровье населения и способствуя загрязнению. Корпуса аккумуляторных батарей подвергаются коррозии, что может привести к химическому загрязнению почвы и воды, а некоторые типы аккумуляторов при определенных условиях могут вызвать возгорание.

Рост использования электромобилей обострил потребность в надлежащей утилизации аккумуляторов. К счастью, проблема была признана, и количество процессов утилизации аккумуляторов в мире растет.

Поскольку определенные материалы, используемые в аккумуляторах электромобилей, доступны только в некоторых странах, доступ к ресурсам имеет решающее значение для обеспечения стабильной цепочки поставок. В будущем батареи электромобилей могут оказаться ценным вторичным ресурсом для критически важных материалов. Утверждается, что батареи на основе кобальта следует немедленно утилизировать, чтобы улучшить запасы кобальта.

Наиболее часто используемый тип батареи в электромобилях — литий-ионный (Li-ion). Однако из-за широкого использования литий-ионных аккумуляторов в будущем может возникнуть нехватка сырья, а также серьезные экологические последствия, если аккумуляторы не будут должным образом переработаны. Утилизация батарей дает как экономические, так и экологические преимущества. Утилизация аккумуляторов позволяет сохранить ограниченное количество сырья и защитить окружающую среду за счет уменьшения количества отходов на свалках.

Процессы предварительной переработки

Хранение старых батарей потенциально небезопасно (и нецелесообразно), поэтому, если аккумулятор не может быть использован повторно, его следует отремонтировать или утилизировать.

Для большинства процессов утилизации батарей требуется разобранная батарея, по крайней мере, на уровне модуля. Однако демонтаж аккумуляторной батареи — непростой процесс, связанный с многочисленными опасностями. Обучение работе с высоким напряжением и изолированные инструменты необходимы для предотвращения поражения персонала электрическим током или короткого замыкания при разборке аккумуляторов электромобилей. Короткое замыкание приводит к быстрой разрядке, что может привести к так называемому «тепловому разгону» аккумулятора. В конечном итоге это может привести к выделению особо опасных побочных продуктов, включая газообразный фтористый водород (HF), который, наряду с другими газами, может накапливаться и в конечном итоге привести к взрыву электролизера.Батарейные элементы содержат легковоспламеняющиеся электролиты, токсичные и канцерогенные электролитные добавки, а также потенциально токсичные или канцерогенные электроды, которые представляют химический риск.

Проблемы при демонтаже аккумулятора

Конструкции аккумуляторов еще больше усложняют процесс переработки. Литий-ионные аккумуляторы — это компактные и сложные устройства, поставляемые в различных размерах и формах, и они не предназначены для разборки. Проще говоря, каждая ячейка содержит катод, анод, сепаратор и электролит.Компоненты плотно скручены или сложены и надежно упакованы в пластиковый или алюминиевый корпус. Разные производители электромобилей используют разные подходы к поставке электромобилей. Кроме того, доступные на рынке электромобили имеют широкий спектр различных физических конфигураций батарей, типов ячеек и химических компонентов. Разнообразие форм представляет собой одну из самых серьезных проблем при переработке аккумуляторов.

Существует три обычно используемых типа аккумуляторных элементов: цилиндрические, призматические и карманные (показаны на рисунке 1).

Рис. 1. Сравнение форм литий-ионных аккумуляторов. Слева направо: цилиндрические, призматические и карманные. (Источник: JMBS [1].)

В Tesla Models S и X используются цилиндрические аккумуляторные элементы, произведенные на Tesla Gigafactory совместно с Panasonic. Tesla Model S использует 16 модулей в упаковке и 444 ячейки на модуль. Однако Tesla рассматривает возможность использования призматических литий-ионно-фосфатных (LFP) аккумуляторных элементов для автомобилей, произведенных в Китае.

В электромобилях BMW

используются призматические аккумуляторные элементы (рис. 2).BMW i3 имеет 8 модулей на аккумулятор и 12 ячеек на модуль.

Nissan Leaf имеет встроенную аккумуляторную батарею с 48 модулями в упаковке и 4 элементами на модуль.

Рисунок 2. Система аккумуляторов в BMW i3. Номинальное напряжение: 360 В, Емкость: 40,0 кВтч, Вес: 278 кг, Размеры: 1660 x 964 x 174 мм. (Источник: Torqeedo.)

Все три формы пакетов имеют очень разные физические конфигурации, которые требуют разных подходов к разборке, особенно в отношении автоматизации.Призматические ячейки имеют плоские (пленочные) электроды. Цилиндрические клетки плотно намотаны. Важно помнить, что производители также используют разные химические компоненты, которые требуют различных подходов к переработке, которые оказывают сильное влияние на общую экономическую жизнеспособность.

Диагностика аккумулятора

Повторное использование аккумулятора в других приложениях (например, в зарядных станциях и стационарных накопителях энергии) требует точной оценки состояния аккумулятора для определения того, подходят ли аккумуляторы для повторного использования (и если да, то для какого приложения).

Состояние здоровья (SOH) — это измерение общего состояния аккумулятора по сравнению с новым аккумулятором. Учитываются такие факторы, как производительность зарядки, внутреннее сопротивление аккумулятора, напряжение на клеммах и скорость саморазряда. SOH дает информацию о долговременной емкости батареи и указывает, сколько энергии за весь срок службы батареи было израсходовано и сколько осталось. Пропускная способность батареи представляет собой общее количество энергии батареи, которое может быть сохранено и доставлено в течение ее срока службы.Эту информацию можно указать в гарантийном талоне на аккумулятор. SOH оценивает, сколько времени осталось до замены батареи, помогая руководителям предвидеть потенциальные проблемы и планировать стратегию замены.

Состояние заряда (SOC) — это скорость заряда или разряда аккумулятора, выраженная в процентах (0% — разряжена, а 100% — полностью заряжена). Контрольный показатель SOC часто определяется как текущая емкость ячейки.

Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) может предоставить информацию о так называемом состоянии батареи, а также о механизмах старения, таких как литиевое покрытие.EIS можно использовать в качестве основы для принятия решения о повторном использовании или переработке батареи и, что более важно, для выявления потенциальных опасностей, которые могут иметь значительные последствия для дальнейшей обработки. EIS также используется для тестирования батарей при первичном производстве. Производители электромобилей планируют использовать аналогичные технологии для эксплуатации и обслуживания аккумуляторов электромобилей, а также для замены неисправных модулей на месте.

Дополнительную информацию об оценке состояния батареи можно найти в разделе «Системы управления батареями — Часть 2: Состояние батареи».

Процессы подготовки к переработке аккумуляторных батарей

После того, как батарея предназначена для переработки, она проходит несколько процессов: пассивация батареи, вскрытие и демонтаж ячеек (разделение материала), а также измельчение и разрушение элементов.

Батареи теряют производительность в основном из-за циклов зарядки / разрядки, которые вызывают твердые образования в элементах батареи. Эти нестабильные компоненты склонны к разложению при температуре выше 194 ° F (90 ° C) с выделением легковоспламеняющихся газов и кислорода.Эти компоненты создают пассивирующую пленку на поверхности анода, ограничивая электрохимическую реакцию и увеличивая внутреннее сопротивление батареи. Пассивизация — удаление пассивирующего слоя — важна для защиты горючих химикатов от опасности возгорания.

Пассивизация может быть достигнута при подключении аккумулятора к нагрузке. Высокое сопротивление пассивирующей пленки вызывает быстрое падение напряжения. В процессе разряда аккумулятора пленка медленно удаляется, уменьшая внутреннее сопротивление.Напряжение восстанавливается до устойчивого стабилизированного значения, если нагрузка остается постоянной. При увеличении внешней нагрузки напряжение снова упадет, и процесс будет продолжаться до полного удаления пассивирующего слоя.

После пассивации и разборки компоненты аккумулятора измельчаются измельчителем или высокоскоростным молотком. Материал погружается в щелочную воду (гидроксид натрия, NaOH), которая нейтрализует электролиты, восстанавливая черные и цветные металлы.

Разрядка батареи является важным аспектом перед измельчением, поскольку она имеет важное значение для безопасности. Однако разрядка аккумулятора перед измельчением увеличивает стоимость процесса. Оптимальный уровень сброса еще не определен. В зависимости от химического состава элемента чрезмерный разряд может привести к растворению меди в электролите. Присутствие меди отрицательно влияет на процесс рециркуляции, так как она может загрязнять другие материалы, включая катод и сепаратор.Кроме того, если напряжение батареи увеличивается, медь может осесть в элементах и ​​увеличить риск короткого замыкания и оттока тепла.


Во второй части этой статьи мы сосредоточимся на процессе и технологиях переработки двух типов батарей: свинцово-кислотных и литий-ионных.

Рекомендации

[1] JMBS. Наш гид по аккумуляторам; Johnson Matthey Battery Systems: Милтон Кейнс, Великобритания, 2015 г. [Google Scholar]

Переработка свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов> ENGINEERING.com

В нашей первой статье о технологии утилизации аккумуляторов мы рассмотрели важность управления окончанием срока службы аккумуляторов, диагностики аккумуляторов, проблем демонтажа и процессов предварительной переработки аккумуляторов.В сегодняшней статье мы более подробно рассмотрим характеристики аккумуляторов по истечении срока их службы и технологии переработки для двух обычно используемых типов аккумуляторов: свинцово-кислотных и литий-ионных.

Свинцово-кислотные батареи (LAB)

Лаборатории

могут использоваться в различных приложениях и очень распространены на рынке. Поскольку разные приложения предъявляют разные требования к батареям, производители должны предоставлять различные конструкции и подходы LAB. Например, в автомобильной промышленности используются стартерные батареи, обеспечивающие короткие всплески питания, но не обеспечивающие длительное питание.С другой стороны, солнечные установки требуют LAB глубокого цикла, которые содержат больше свинцового материала.

Рисунок 1: Типичная структура свинцово-кислотной батареи. (Изображение любезно предоставлено Chemistry Libre Texts (2018).)

Преобладающая часть LAB — это свинец и оксид свинца (примерно 65%), а также серная кислота (10-15%). Свинец — это высокотоксичный тяжелый металл, опасный для здоровья. Это может вызвать повреждение мозга и почек. Серная кислота также опасна, поскольку может вызвать ожоги кожи и повредить глаза.Однако действующие ЛАБОРАТОРИИ вполне безопасны с низким риском возгорания.

Поскольку свинец является дорогим материалом, а лабораторные лаборатории имеют высокое содержание свинца, использованные отходы лабораторных предприятий (свинцовый лом) успешно перерабатываются во всем мире. ЛАБОРАТОРИИ полностью перерабатываются, и каждая часть старых батарей используется для производства новых батарей.

LAB переработка отходов по-прежнему остается серьезной проблемой для окружающей среды. Тем не менее, высокие экологические стандарты применяются для минимизации выбросов свинца и серы. Процесс рециркуляции должен осуществляться в соответствии с действующими стандартами.Существует несколько рисков для здоровья и выбросов:

  • Неконтролируемый слив и утилизация аккумуляторной кислоты
  • Выбросы частиц свинца и кислоты, вызванные ненадлежащими процессами разрушения аккумуляторной батареи
  • Неправильная утилизация опасных печных шлаков
  • Гигиена и опасные условия труда на заводе.

Утилизация LAB требует предварительной процедуры переработки, включая разрушение батарей и отделение электролита, свинцового лома и пластика.Не-LAB должны быть отделены, потому что процесс переработки для LAB отличается от других типов батарей. Во время этого процесса также следует удалить поврежденные и вздувшиеся батареи.

Рисунок 2: Иллюстрация процесса переработки LABs. (Изображение любезно предоставлено Öko-Institut e.V.)

LAB Recycling Process

После первоначальной проверки лабораторные лаборатории проходят автоматизированный процесс, начиная с аккумуляторной машины для резки с вращающимися молотками, обычно приводимыми в действие асинхронным двигателем.Кислота выделяется и собирается, и полученная смесь разделяется с помощью процесса типа резервуара с плавающей запятой, отделяя свинец и свинцовую пасту от других материалов — полипропилена-ПП, поливинилхлорида-ПВХ и акрилонитрил-бутадиен-стирола-АБС. Свинец и тяжелые материалы падают на дно, и пластик плавает. Собранные свинец, пластик, кислота и другие материалы затем перерабатываются отдельно.

Пластмасса моется, сушится и плавится в установке для вторичной переработки пластика. Расплавленный пластик перерабатывается в грануляторе, который производит однородные частицы с конечным размером, подходящим для повторного использования.

Свинцовые детали — свинцовые сетки, оксид свинца и др. — очищаются и нагреваются в плавильных печах при температуре от 1000 до 1250 ° C. Гидрокарбонат натрия можно добавлять в жидком виде для дополнительной очистки от остатков металлов. Затем расплавленный свинец заливается в изложницы, где примеси всплывают наверх и соскребаются. Когда слитки остывают, их отправляют производителям аккумуляторов, где их можно переплавить и использовать для новых аккумуляторов.

Аккумуляторная серная кислота может быть нейтрализована или переработана.Нейтрализация — это процесс превращения кислоты в воду с использованием промышленного основного соединения. Воду нужно очистить и протестировать. При переработке кислота преобразуется в сульфат натрия, который можно использовать в качестве белого порошка для стиральных порошков, а также для производства стекла и текстиля.

Утилизация литий-ионных аккумуляторов (LIB)

Увеличение количества LIB, особенно для электромобилей (EV), представляет собой серьезную проблему для утилизации отходов.

Есть несколько разных типов LIB:

— Литий-никель-марганец-кобальт-оксид (линимнкоо2)

— Оксид лития-кобальта (licoo2)

— Литий-кобальт-оксид алюминия (ликоало2)

— Литий-оксид марганца (limn2o4)

— Литий-железо-фосфатный (lifepo4)

— Литий-титанат (Li4Ti5O12)

Кобальтсодержащие LIB имеют высокую плотность энергии и более дороги.Этот тип обычно используется в мобильных приложениях и электромобилях, где плотность энергии является решающим параметром. Стационарное использование, такое как внесетевые солнечные электростанции, в основном используют более дешевые батареи LiMn2O4 и LiFePO4. Аккумуляторы Li4Ti5O12 имеют низкую плотность энергии и, будучи более дорогими, имеют преимущество с точки зрения пожарной безопасности.

Токсичность и потенциальная опасность LIB значительно ниже, чем LAB. Однако LAB перерабатываются в гораздо большей степени, чем LIB. LIB содержат тяжелые металлы и другие компоненты, которые могут оказывать негативное воздействие на человека и окружающую среду. LIB также связаны с риском безопасности при определенных условиях. Например, перезарядка, высокие температуры и физическая нагрузка могут вызвать тепловой разгон, который разрушает аккумулятор и может вызвать пожар и взрывы. Одна горящая ячейка может вызвать проблемы и тепловые выбросы в соседних ячейках. Глубокая разрядка аккумулятора также может вызвать возгорание аккумулятора.

Утилизация LIB по-прежнему является новым технологическим подходом и в настоящее время осуществляется лишь на нескольких заводах в мире.

Завод

Umicore в Хобокене, Бельгия, является заводом с крупнейшей производительностью по переработке около 7000 тонн батарей в год, что составляет около 250 миллионов батарей для мобильных телефонов или 35000 батарей для электромобилей (источник: Umicore 2018).Основное внимание на предприятии по переработке уделяется рекуперации никеля, меди и кобальта, поскольку они являются редкоземельными элементами. Литий рециркулируют из фазы шлака. Другие материалы, такие как железо, графит и люминофор, не перерабатываются. На рентабельность переработки LIB в основном влияет концентрация кобальта и никеля.

Рисунок 3: Типичная структура цилиндрической ячейки LIB. (Изображение любезно предоставлено компанией Panasonic (2007 г.).)

Аккумуляторы с истекшим сроком службы необходимо собирать и транспортировать в соответствии с международными правилами перевозки опасных грузов.Теплового разгона и возгорания можно избежать, если перед транспортировкой аккумуляторы полностью разрядить и погрузить в песок.

Методы переработки LIB

Существует несколько способов переработки LIB. Метод пирометаллургического восстановления использует высокотемпературную печь для плавки батарей, во время которой оксиды металлов восстанавливаются до сплава кобальта, меди, железа и никеля. Преимущество этого метода — возможность использовать целые ячейки или модули, пропуская предыдущий этап пассивации.

Пирометаллургический процесс производит фракцию металлических сплавов, шлак и газы. При температуре ниже 150 ° C образуются газы, содержащие летучие органические вещества из электролита и связующие компоненты. При более высоких температурах полимеры сгорают. Полученный металлический сплав можно разделить в дополнительных гидрометаллургических процессах, сделав составляющие металлы и шлак. Шлак содержит алюминий, марганец и литий, которые можно использовать в других областях, например, в цементной промышленности.

При сжигании электролитов и пластмасс выделяется тепловая энергия (экзотермический процесс), что снижает потребление энергии. Пирометаллургический процесс не может рециркулировать электролиты, пластмассы или соли лития. Недостатком этого процесса является образование токсичных газов, высокая потребность в энергии и ограниченное количество материалов, которые могут быть переработаны. Однако этот метод до сих пор широко используется для вторичной переработки ценных кобальта и никеля.

Рисунок 4: Основные компоненты LIB, LiCoAlO2.(Изображение любезно предоставлено Аргоннской национальной лабораторией.)

Процессы физического разделения материалов выполняются после измельчения материала батареи. Процессы разделения основаны на таких свойствах, как размер, плотность, ферромагнетизм и гидрофобность. Материалы разделяются с помощью фильтров, сит, шейкеров и магнитов. Магнитное разделение удаляет магнитный материал (стальные кожухи), а разделение по плотности отделяет пластик от фольги.

Черная масса (электродные покрытия) содержит оксиды металлов и углерод.Пенная флотация используется для извлечения углерода из оксидов металлов. Гидрофобность углерода используется для отделения этого материала от более гидрофильных оксидов металлов.

Для извлечения графита и оксидов металлов из медных и алюминиевых токоприемников необходимо удалить полимерные связующие из компонентов черной массы. Это можно сделать с помощью обработки ультразвуком в растворителе (N-метил-2-пирролидоне или диметилформамиде) и термической обработки. Процесс идет медленно, примерно три часа, и требует высоких температур, до 100 ° C.Однако в новых конструкциях батарей используются альтернативные связующие на аноде, такие как карбоксиметилцеллюлоза, которая является водорастворимой, или стирол-бутадиеновый каучук, используемый в виде эмульсии, которая не является водорастворимой, но может быть легче удалена при переработке батареи. В настоящее время исследователи работают над катодными связующими системами на водной основе, но они все еще находятся на лабораторной стадии [1].

В процессе гидрометаллургической регенерации металлов соответствующие металлы выщелачиваются из катодного материала. Обычно используемый реагент — H 2 SO 4 / H 2 O 2 .Эффективность выщелачивания повышается за счет добавления H 2 O 2 .

Процесс измельчения является быстрым и эффективным, но он усложняет будущие этапы процесса переработки, поскольку материалы анода и катода смешиваются. Было бы намного проще, если бы анод и катод были разделены до измельчения. Таким образом, нынешняя конструкция аккумуляторных элементов, включающая поливинилиденфторид в качестве связующего, делает переработку чрезвычайно сложной.

Процесс прямой переработки используется для удаления материала катода или анода с электрода.Этот переработанный материал используется для восстановления LIB. С минимальными изменениями катодные материалы из смешанных оксидов металлов могут быть повторно включены в новый катодный электрод. Добавлять литий необходимо из-за материальных потерь при разложении аккумулятора. Когда батарея полностью разряжена с полностью литиированными катодами, материалы не могут быть восстановлены. Преимущество прямой переработки заключается в возможности восстановить все компоненты батареи и повторно использовать их после дальнейшей обработки без использования сепараторов материала.Кроме того, прямой метод не требует длительных и дорогостоящих этапов очистки. Этот метод удобен для катодов с более низкой стоимостью, таких как LiMn2O4 и LiFePO4, где катодные оксиды являются доминирующим фактором, влияющим на стоимость катодов. Этот процесс переработки обычно используется для аккумуляторов ноутбуков и мобильных телефонов.

Процесс переработки биологических металлов — это новая технология переработки металлов из LIB. В этом процессе используется биовыщелачивание с использованием бактерий, используемых для восстановления металлов.Микроорганизмы перерабатывают оксиды металлов с катода и производят металлические наночастицы. Этот метод относительно новый, и существует множество возможностей для дальнейших исследований в этой области. До сих пор биологическая переработка металлов использовалась в горнодобывающей промышленности.

Сводка

Успешная, эффективная и рентабельная переработка LIB представляет собой настоящую задачу, в основном из-за сложной структуры LIB из нескольких материалов. Однако постоянные исследования и разработки в этой области ежедневно приносят улучшения.

В настоящее время обычные пирометаллургические или гидрометаллургические процессы рециклинга, используемые для катодов с высоким содержанием кобальта (оксид лития-кобальта), позволяют извлекать примерно 70% катодных материалов. Эффективность значительно снижается в случае катодов с низким химическим составом кобальта [2].

В таблице ниже дается обзор существующих методов утилизации.

Таблица 1: Сравнение различных методов переработки LIB

Характеристики

Метод переработки

Пирометаллургия

Гидрометаллургия

Прямая переработка

Сложность

Простой

Достаточно сложный

Очень сложный

Качество материала

Очень низкий

Средний

Низкая

Количество материала

Средний

Высокая

Очень высокий

Отходы

Высокая

Средний

Низкая

Энергопотребление

Очень высокий

Средний

Средний

Капитальные затраты

Очень высокий

Средний

Средний

Себестоимость

Очень низкий

Средний

Очень высокий

Требования к сортировке аккумуляторов

Очень низкий

Низкая

Очень высокий

Прямое повторное использование материалов

№

№

Высокая

Добытый кобальт

Очень высокий

Очень высокий

Очень высокий

Никель извлеченный

Очень высокий

Очень высокий

Очень высокий

Медь извлеченная

Очень высокий

Высокая

Очень высокий

Марганец извлеченный

Низкая

Средний

Очень высокий

Алюминий восстановленный

№

Очень высокий

Очень высокий

Литий восстановленный

Очень низкий

Средний

Очень высокий

[1] Nirmale, T.К., Кале, Б. Б. и Варма, А. Дж. Обзор связующих веществ и электродов на основе целлюлозы и лигнина: небольшие шаги на пути к устойчивой литий-ионной батарее. Int. J. Biol. Макромол. 103, 1032–1043 (2017).

[2] Гейнс, Л. Процессы переработки литий-ионных аккумуляторов: исследования в направлении устойчивого развития. Выдержать. Mater. Technol. 17, e00068 (2018).


Утилизация аккумуляторов

Ежегодно во всем мире выбрасывается 15 миллиардов первичных батарей, и все они попадают на свалки.Перезаряжаемые батареи можно использовать повторно, что помогает уменьшить воздействие одноразовых батарей на окружающую среду. Но без этого нововведения аккумуляторная промышленность была одним из пионеров переработки с использованием схем рециркуляции, восходящих к девятнадцатому веку. Утверждается, что 90% всех перезаряжаемых свинцово-кислотных аккумуляторов перерабатываются, что делает их наиболее перерабатываемым продуктом в мире.


Следующая информация о возможностях вторичной переработки в Великобритании предоставлена ​​британской благотворительной организацией WasteWatch.

Внизу страницы вы также найдете цитату Британской ассоциации производителей аккумуляторов об аккумуляторах и окружающей среде и некоторые общие статистические данные по переработке в Великобритании.

Wasteline

Содействие мерам по сокращению повторного использования и переработки отходов Информация.

Утилизация батарей

В 2001 году мы купили 680 миллионов батарей в Великобритании, большинство из которых (89%) были батарейками общего назначения. По оценкам, в 2000 году в Великобритании требовалось уничтожить почти 19 000 тонн отработанных аккумуляторных батарей общего назначения и 113 000 тонн отработанных автомобильных аккумуляторов.

В настоящее время только очень небольшой процент потребительских одноразовых батарей перерабатывается (менее 2%), а большинство использованных батарей утилизируется на свалках. Уровень утилизации бытовых аккумуляторных батарей оценивается в 5%.

В среднем домохозяйство использует 21 батарею в год.

В Великобритании ежегодно образуется от 20 000 до 30 000 тонн отработанных аккумуляторных батарей общего назначения, но перерабатывается менее 1000 тонн.

С другой стороны, автомобильные аккумуляторы

в Великобритании более регулярно перерабатываются, и в настоящее время уровень переработки составляет около 90%. Их собирают в гаражах, на предприятиях по переработке металлолома, а также во многих коммунальных службах и центрах утилизации.

Хотя точный химический состав варьируется от типа к типу (см. Ниже), большинство аккумуляторов содержат тяжелые металлы, которые являются основной причиной беспокойства об окружающей среде.При неправильной утилизации эти тяжелые металлы могут просочиться в землю при коррозии корпуса аккумулятора. Это может способствовать загрязнению почвы и воды и поставить под угрозу дикую природу. Кадмий, например, может быть токсичным для водных беспозвоночных и может накапливаться в рыбе, что делает их непригодными для употребления в пищу человеком. Некоторые батареи, такие как кнопочные батареи, также содержат ртуть, которая имеет аналогичные опасные свойства. Ртуть больше не используется в производстве неперезаряжаемых батарей, за исключением кнопочных элементов, где она является функциональным компонентом, а основные европейские поставщики батарей предлагают безртутные одноразовые батареи с 1994 года.

Типы батарей

Существует ряд различных типов бытовых батарей, используемых домовладельцами для различных целей. Три основных типа:

Wet-cell: Свинцово-кислотные батареи, используемые в транспортных средствах и в промышленности.

Сухие неперезаряжаемые батареи: Это наиболее распространенные типы бытовых батарей.

Одноразовые бытовые батареи общего назначения включают

.

About the author

Related Posts

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *