RU2847215C1

RU2847215C1 - Способ сухой разрядки литиевых источников тока

Info

Publication number: RU2847215C1
Application number: RU2024136011A
Authority: RU
Inventors: Александр Дмитриевич Каштанов; Юрий Германович Покровский; Алексей Сергеевич Орыщенко; Людмила Августовна Горячева; Аслан Юсупович Цивадзе; Алексей Александрович Бездомников; Владислав Эдуардович Шаров; Галина Валерьевна Костикова; Валерий Иванович Жилов
Filing date: 2024-11-29
Publication date: 2025-10-01

Abstract

Изобретение относится к области химической технологии переработки отработавших литиевых источников тока. Техническим результатом изобретения является создание способа сухой разрядки литиевых источников тока, который позволяет исключить образование жидких, опасных газообразных и твердых отходов, предотвращает потери ценных компонентов аккумуляторов вследствие электрохимических процессов, протекающих в растворах, и упрощает процесс разрядки. Результат достигается тем, что способ сухой разрядки литиевых источников тока включает разрядку литиевых источников тока в сухой среде, состоящей из сыпучего графита, при этом допустимый размер зерна фракций графита от 0,5 до 5,0 мм. 3 пр.

Description

Изобретение относится к области химической технологии переработки отработавших литиевых источников тока. Поступающие на переработку аккумуляторы могут быть заряженными или иметь остаточный заряд и в первую очередь должны быть разряжены для предотвращения их возгорания в процессах вскрытия и измельчения. Эта стадия в переработке является одной из самых значимых, так как предопределяет безопасность предприятия и его эффективность.

В настоящее время наиболее известный и чаще всего применяемый метод разрядки литиевых источников тока заключается в их выдержке в растворах хлорида натрия (Pražanová, A. Literature review, recycling of lithium-ion batteries from electric vehicles, part i: recycling technology / A. Pražanová, V. Knap, and D.-I. Stroe // Energies, 2022, 15, 1086). Однако при этом протекающие электрохимические процессы приводят к коррозии внешней оболочки источника тока, нарушению его целостности и, как следствие, потери части ценных компонентов перерабатываемого сырья, образованию жидких и газообразных отходов, что является существенным недостатком данного способа.

Также известны методы контролируемой разрядки на специальных установках (патент RU 2676806 C1, 11.01.2019). Такие методы позволяют безопасно и эффективно разряжать штучные партии крупных унифицированных аккумуляторов, например, используемых в общественном транспорте. Недостатком является то, что в случае массовой разрядки разнородных аккумуляторов такой метод не применим.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ разрядки аккумуляторов в растворе, содержащем соли серной кислоты с примесями гидроксидов и карбонатов, принятый за прототип, который является отходом при получении гидроксида никеля (II), образующимся при переработке отработавших литий-ионных аккумуляторов (патент RU 2789852 C1, 14.02.2023). Недостатками такого способа являются образование газообразного водорода, который требует продувки системы для предотвращения его накопления и необходимость последующей фильтрации и промывки смеси аккумуляторов перед их измельчением.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание способа сухой разрядки литиевых источников тока, который позволяет исключить образование жидких, опасных газообразных и твердых отходов, предотвращает потери ценных компонентов аккумуляторов вследствие электрохимических процессов, протекающих в растворах, и упрощает процесс разрядки.

Технический результат достигается тем, что способ сухой разрядки литиевых источников тока включает разрядку литиевых источников тока в сухой среде, состоящей из сыпучего графита, при этом допустимый размер зерна фракций графита от 0,5 до 5,0 мм.

Увеличение размера фракции графита более 5 мм приводит к значительному увеличению времени разрядки аккумуляторов.

Уменьшение размера частиц графита менее 0,5 мм приводит к пылеобразованию, маркости и может провоцировать слеживание графитовой массы в процессе разрядки аккумуляторов.

Пример 1.

Отработавшие литий-ионные аккумуляторы массой 1 кг равномерно засыпаются сыпучим измельченным графитом массой 1 кг фракции 0,5-1,0 мм. Смесь выдерживается с контролем уровня разряда аккумуляторов через каждые полчаса до достижения напряжения не более 0,5 В. После этого, смесь переносится на сито с диаметром ячеек 10 мм, где при встряхивании происходит разделение смеси графита и аккумуляторов. Установлено, что безопасный уровень напряжения в аккумуляторах не более 0,5 В достигается при засыпке графитом фракции 0,5-1,0 мм за 20 часов. Пылеобразования и маркости от графита фракции 0,5-1,0 мм не наблюдается.

Пример 2.

Отработавшие литий-ионные аккумуляторы массой 1 кг равномерно засыпаются сыпучим дробленым/зернистым графитом массой 1 кг фракции 1,0-3,0 мм. Смесь выдерживается с контролем уровня разряда аккумуляторов через каждые полчаса до достижения напряжения не более 0,5 В. После этого, смесь переносится на сито с диаметром ячеек 10 мм, где при встряхивании происходит разделение смеси графита и аккумуляторов. Установлено, что безопасный уровень напряжения в аккумуляторах не более 0,5 В достигается при засыпке графитом фракции 1,0-3,0 мм за 30 часов. Пылеобразования и маркости от графита фракции 1,0-3,0 мм не наблюдается.

Пример 3.

Отработавшие литий-ионные аккумуляторы массой 1 кг равномерно засыпаются сыпучим дробленым/зернистым графитом массой 1 кг фракции 3,0-5,0 мм. Смесь выдерживается с контролем уровня разряда аккумуляторов через каждые полчаса до достижения напряжения не более 0,5 В. После этого смесь переносится на сито с диаметром ячеек 10 мм, где при встряхивании происходит разделение смеси графита и аккумуляторов. Установлено, что безопасный уровень напряжения в аккумуляторах не более 0,5 В достигается при засыпке графитом фракции 3,0-5,0 мм за 72 часа. Пылеобразования и маркости от графита фракции 3,0-5,0 мм не наблюдается.

Все приведенные примеры демонстрируют способ сухой разрядки отработавших литиевых источников тока для безопасного их измельчения и переработки. Показано, что при использовании графита фракций от 0,5 до 5,0 мм не наблюдается пылеобразования и маркости. Установлено, что время разрядки источников растет с ростом размера зерна используемой фракции графитовой засыпки от 20 до 72 часов.

Claims

Способ сухой разрядки литиевых источников тока, отличающийся тем, что разрядку литиевых источников тока осуществляют в сухой среде, состоящей из сыпучего графита, при этом допустимый размер зерна фракций графита от 0,5 до 5,0 мм.