リチウムイオン電池のリサイクル性–導入と危険性

リチウム電池のニーズはますます高まっています。これは特に電気輸送産業の台頭によるものです。

このため、大量のリチウムイオン電池の消耗が予想されます。これは深刻な廃棄問題と重大な環境被害とエネルギー節約につながります。

3.2V 20A低温LiFePO4バッテリーセル-40℃3C放電容量≥70％充電温度：-20〜45℃放電温度：-40〜+ 55℃鍼灸試験合格-40℃最大放電率：3C

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最新の商用リチウムイオン電池は、遷移金属の酸化物またはリン酸塩、アルミニウム、銅、グラファイト、有害なリチウム塩を含む有機電解質、ポリマーセパレーター、およびケースから作られています。適切に廃棄しないと、これらの化学物質や金属は環境に大きな脅威をもたらします。

世界は長い間環境汚染と戦ってきました。そして、これが最近リチウムイオン電池が注目されている理由です。

同時に、より高いエネルギー密度、安全性、手頃な価格のリチウム電池が求められています。そのため、使用する材料は進化を続けており、リサイクルがますます困難になっています。

技術革新者と政府の両方が、長期的な解決策を見つけるためのイニシアチブを取っています。誰もリチウムイオン電池をリサイクルできません。

このガイドでは、これらのバッテリーのリサイクル性について詳しく説明します。リチウム電池が切れた場合にできることを共有したいと思います。

リチウムイオン電池のリサイクル最近の進歩と展望

リチウムイオン電池（LIB）は、今日最も一般的な種類の電池です。それらは、携帯電話、ラップトップ、カメラ、および他の多くの電化製品で広く使用されています。それらは、小型、優れた容量、長いライフサイクル、高電圧、適度な自己放電などの優れた機能により、二次電池の世界に革命をもたらしました。それらは約20年前に市場に出ましたが、ニッケル水素電池とニッケルカドミウム電池を残しています。

LIB材料の世界的な需要は着実に高まっています。したがって、リサイクルプロセスにより多くの注意が払われています。

LIBのリサイクルは、鉛蓄電池やその他のバッテリー技術よりも困難です。これは、これらのバッテリーの技術が絶えず開発されているためです。メーカーがより安全でより強力なバッテリーを求めているため、それらを作るために使用される材料は時々変化しています。

低温高エネルギー密度頑丈なラップトップ ポリマー バッテリーバッテリー仕様: 11.1V 7800mAh -40℃ 0.2C 放電容量 ≥80%防塵、耐落下性、耐腐食性、耐電磁干渉性

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現在、ほとんどのLIBには、カソード層にコバルト、ニッケル、リチウムが含まれています。カソード用の他の材料も発見されています。これらには、LCO、LNO、LMO、およびNMCが含まれます。これらは最近、これらの電池の将来にとって重要な材料として認識されています。

これらの材料を回収して新しい電池を作ることができ、製造コストを削減できます。しかし、LIBのリサイクルは簡単ではありません。これは、リサイクルプロセスの前および最中の多くの課題に関連しています。これらは、いくつかのリサイクルプロセスを採用する際の経済的決定要因として機能する可能性があります。

バージン素材の価格は常に変動しています。したがって、多くの人がバッテリーのリサイクルの経済的影響に疑問を投げかけています。

それとは別に、LIBのリサイクルプロセスは非常に複雑です。主にコンパクトで複雑なデバイスが必要です。

何年にもわたって、LIBをリサイクルするさまざまな方法が発見されてきました。それらのいくつかは他のものよりも安くて成功しています。

今日最も一般的な方法は次のとおりです。

湿式製錬プロセス

今日、ほとんどの企業は湿式製錬を使用してLIBをリサイクルしています。これは、前処理後にLIBを回復するプロセスにすぎません。

特定のバッテリーの物理的特性に応じて、この方法は世界中のどこでも使用できます。バッテリーケース、電極、および電解質を運ぶ膜は、安全のために別々に扱われます。これにより、湿式製錬または乾式製錬プロセスの優れた回収率も保証されます。

全体のプロセスは通常、浸出と還元を伴います。それは通常、酸浸出と方法の生物学的プロセスに分けられます。

張ら。 （1998）酸浸出プロセスでCoとLiの99％の回収を記録しました。ナン他（2005）Cuの98％の回収を記録しました。湿式製錬の回復は、乾式製錬とは大きく異なります。

乾式製錬プロセス

もう1つの最新のプロセスは、乾式製錬です。これは主に商用リカバリプロセスで使用されます。一般的に使用されるアプローチは、鉱石の製錬に似ています。分子LIBは特定のセルに分解されてから、加熱炉に入れられます。

バッテリーを減らすために、予熱、熱分解、および製錬のプロセスが連続して適用されます。予熱ゾーンの温度は摂氏300度に維持され、熱分解物ゾーンの温度は摂氏700度以上に保たれます。

直接物理的リサイクル

LIBの有用なコンポーネントを削除するための直接リカバリプロセスもあります。この方法は化学薬品の使用を排除します。

バッテリーは放電され、数千のセルに分離されます。次に、小細胞は超臨界CO2を使用して処理されます。電解質は同じプロセスで抽出され、処理されます。

温度と圧力の両方で、CO2が電解質から除去され、電解質の再生が可能になります。ここから、細胞は分離され、壊れ、そして分類されます。プロセスが完了すると、カソード材料が収集され、他の用途に使用されます。

リチウムイオン電池のリサイクルプロセス

LIBで使用される貴重なカソード活物質の回収は、4つの異なる方法に従います。機械的プロセス、乾式製錬、湿式製錬、および直接的な物理的リサイクルがあります。メソッドは、単独で使用することも、別のメソッドと組み合わせて使用することもできます。たとえば、乾式製錬では、コバルトやニッケルなどの貴重な元素を回収するために湿式製錬プロセスが必要になる場合があります。

湿式製錬は、最もユニークで効果的な方法と考えられています。低エネルギー消費、効果的な反応、一部の浸出化学物質の再利用、低ガス排出、高濃度の金属回収により、環境に優しい製品です。

使用される一般的な手順は次のとおりです。

前処理

このプロセスは、電解質材料を電池から分離するために使用されます。次に、湿式製錬プロセスが続きます。

放電

このプロセスは、短絡や自己発火の可能性を減らすため、非常に重要です。したがって、それらを完全に排出することが重要です。

機械的分離

バッテリーが完全に分解されたので、手動で分解し、カソード、アノード、セパレーター、スチール、プラスチックを分離します。このプロセスは複雑であるため、粉砕、ふるい分け、磁気分離の方が経済的です。

解散

これは、AIフォイルからのカソード活物質の分離です。

超洗濯

これは、陰極活物質を回収する小さな気泡の爆発です。

熱処理

この方法は、カソード材料からPVDFポリマーとカーボンブラックを除去するために使用されます。

リチウムイオン電池の廃棄の危険性

リチウム電池には、環境に脅威を与える化学成分が含まれています。それらは危険であると見なされ、旅行中であっても同様のアイテムが同梱されています。そして、これが適切な廃棄とリサイクルが必要な理由です。