[go: up one dir, main page]

RU2769908C1 - Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока - Google Patents

Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока Download PDF

Info

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
Application number
RU2021126766A
Other languages
English (en)
Inventor
Клавдия Васильевна Богачева
Григорий Евгеньевич Пакалин
Original Assignee
Григорий Евгеньевич Пакалин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Григорий Евгеньевич Пакалин filed Critical Григорий Евгеньевич Пакалин
Priority to RU2021126766A priority Critical patent/RU2769908C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2769908C1 publication Critical patent/RU2769908C1/ru
Priority to PCT/RU2022/000269 priority patent/WO2023038542A1/ru

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/54Reclaiming serviceable parts of waste accumulators
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/84Recycling 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.
RU2021126766A 2021-09-10 2021-09-10 Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока RU2769908C1 (ru)

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)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2841807C1 (ru) * 2024-08-20 2025-06-17 Светлана Юрьевна Виноградова Способ выделения лития и переходных металлов из отработанных литий-ионных аккумуляторов

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2849165C2 (ru) * 2023-05-31 2025-10-23 Корея Цинк Ко., Лтд. Способ обработки отработанной батареи
RU2841807C1 (ru) * 2024-08-20 2025-06-17 Светлана Юрьевна Виноградова Способ выделения лития и переходных металлов из отработанных литий-ионных аккумуляторов

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023038542A1 (ru) 2023-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12123074B2 (en) Method for dissolving lithium compound, method for manufacturing lithium carbonate, and method for recovering lithium from lithium ion secondary cell scrap
KR102548398B1 (ko) 리튬 전지 재활용 방법
US20230304130A1 (en) Method for recovering lithium from lithium ion battery scrap
Shin et al. Development of a metal recovery process from Li-ion battery wastes
AU2019459228B2 (en) Method for recycling lithium batteries
CN111418110B (zh) 锂离子电池回收方法
US12218324B2 (en) Method for disassembling and separating waste lithium-ion battery
CN110199429B (zh) 从使用完的锂离子电池回收有价物质的方法
He et al. Recovery of LiCoO2 and graphite from spent lithium-ion batteries by Fenton reagent-assisted flotation
CN104577249B (zh) 一种废旧钴酸锂锂离子电池资源化的处理方法
KR20200077108A (ko) 리튬이차전지 재생공정을 위한 전처리 방법
TW201737548A (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
WO2017145099A1 (en) Process for recovery of pure cobalt oxide from spent lithium ion batteries with high manganese content
CN115347266B (zh) 一种废旧锂离子电池湿法破碎回收方法及装置
CN111801840A (zh) 回收锂离子蓄电池的方法
RU2769908C1 (ru) Способ переработки отработанных литиево-ионных источников тока
PL246126B1 (pl) Instalacja do frakcjonowania baterii oraz sposób frakcjonowania baterii
US20250070296A1 (en) Lithium-ion battery recycling method
FR2704098A1 (fr) Procédé de traitement de piles usagée ar électrolyse.
KR20250143745A (ko) 폐리튬이온전지의 전극으로부터 블랙 매스를 분리하기 위한 방법 및 시스템
CN117039225A (zh) 一种回收废旧锂离子电池正负极材料的方法
Marcinov et al. Overview of Recycling Techniques for Lithium-Ion Batteries
KR102800032B1 (ko) 음극 집전체를 이용한 폐배터리로부터 유가 금속을 회수하는 방법
KR102711721B1 (ko) 폐리튬이차전지로부터 전해질 및 리튬을 회수하는 방법
BG67231B1 (bg) Метод за обезвреждане и рециклиране на отпадъчни батерии и акумулатори