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別讓能量消失于歲月,揭秘鋰電池回收的黑科技!

來源:梅特勒托利多 METTLER TOLEDO   2023年08月10日 18:31  

自2013年消費(fèi)者購車補(bǔ)貼政策正式啟動(dòng),新能源汽車迎來爆發(fā)增長(zhǎng),按照早期動(dòng)力電池平均5-6年的報(bào)廢周期,目前正迎來動(dòng)力電池的退役熱潮,鋰電回收市場(chǎng)蓄勢(shì)待發(fā)。然而,如果沒有適當(dāng)?shù)姆椒ɑ厥請(qǐng)?bào)廢電池,動(dòng)力電池的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益就會(huì)大打折扣。

 

通過回收鋰離子電池,可以回收再利用其中所含的大部分有價(jià)值的材料,如鋰、鈷、鎳和錳,這有助于減少對(duì)這些有限資源的開采需求。

 

濕法冶金是目前鋰離子電池回收的技術(shù),pH值是非常關(guān)鍵的過程變量,需要小心控制,以便盡可能回收有價(jià)值的成分,并提升過程效率;梅特勒托利多提供的pH傳感器可耐受高腐蝕性的濕法冶金環(huán)境。

 

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某鋰電回收頭部客戶展廳陳列了百余臺(tái)跨越半個(gè)世紀(jì)的舊電視機(jī)和舊汽車,寓意見證廢物歷史,感受回收文明。

 

 

濕法冶金,探索回收工藝

 

 

濕法冶金有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):

 

 

1、高效回收:濕法冶金過程能夠有效地提取電解液和有價(jià)值的材料,實(shí)現(xiàn)高效的鋰電池回收。通過適當(dāng)?shù)娜芤航莺头磻?yīng)條件,可以最大程度地分離和回收有價(jià)值的成分。

 

2、資源再利用:濕法冶金技術(shù)可以從廢舊鋰電池中回收并再利用電解液、電極材料以及其他有價(jià)值的化學(xué)成分。這有助于減少資源的浪費(fèi),并在循環(huán)經(jīng)濟(jì)中實(shí)現(xiàn)資源的有效利用。

 

3、處理多種類型的鋰電池:濕法冶金過程適用于處理不同類型和尺寸的鋰電池,包括鋰離子電池、聚合物鋰離子電池等。這種通用性使得濕法冶金技術(shù)成為一種廣泛適用的鋰電池回收方法。

 

4、環(huán)保優(yōu)勢(shì):相比于其他處理方法,濕法冶金過程在環(huán)保方面具有一定優(yōu)勢(shì)。它可以通過適當(dāng)?shù)膹U液處理措施來減少對(duì)環(huán)境的影響,確保廢水和廢液中的有害物質(zhì)得到高效去除或轉(zhuǎn)化。

 

5、技術(shù)不斷改進(jìn)和創(chuàng)新:濕法冶金技術(shù)在不斷進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新;研究人員和企業(yè)致力于提高回收效率、降低能源消耗以及減少環(huán)境污染。通過技術(shù)的不斷進(jìn)步,濕法冶金過程的優(yōu)點(diǎn)將得到進(jìn)一步的發(fā)揮和提升。

 

 

 

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梅特勒托利多在濕法冶金技術(shù)方面的豐富知識(shí)和研究幫助客戶保持競(jìng)爭(zhēng)力;從堿金屬浸出到貴金屬高純度精煉,我們的測(cè)量方案的重要性不斷提升。

 

 

產(chǎn)品設(shè)計(jì),專為鋰電回收

 

 

濕法冶金回收過程

 

濕法冶金回收過程首先將電池切碎并研磨成粉末或顆粒。

 

然后,在非常低的pH值和氧化條件下進(jìn)行酸析出,從而提取鈷、鎳、錳、銅、鋁和鋰鹽。低pH值和強(qiáng)氧化條件可確保所有金屬完全溶解。通過維持pH值設(shè)定點(diǎn)可提供正確的酸用量(通常使用硫酸),確保更大限度地回收金屬,同時(shí)更大限度地縮短處理時(shí)間并減少化學(xué)品消耗量。

 

除了pH值之外,還應(yīng)控制氧化還原(ORP)電位;保持所需的氧化條件需要添加氧化劑,如過氧化氫。

 

氟化物以LiPF6鹽(電池電解液組分之一)的形式存在于原料中;因此,析出過程會(huì)形成氫氟酸(HF)。HF具有很強(qiáng)的腐蝕性,甚至能腐蝕玻璃。因此,在線pH傳感器會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)故障。一旦由于故障丟失可靠測(cè)量數(shù)據(jù),控制析出過程將變得極具挑戰(zhàn)性,產(chǎn)出也會(huì)減少。

 

梅特勒托利多,專為鋰電回收過程設(shè)計(jì)的傳感器

 

 

InPro4262i傳感器可同時(shí)測(cè)量pH值與ORP,能耐受濕法冶金過程環(huán)境。這種傳感器配有耐氫氟酸玻璃敏感膜,可大幅延長(zhǎng)在氫氟酸環(huán)境中的使用壽命。InPro4262i采用固體聚合物電解液,配有開放式液絡(luò)部參比系統(tǒng),可防止在含有高濃度懸浮固體的濕法冶金過程中發(fā)生堵塞。

 

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InPro 4262i的耐氫氟酸玻璃敏感膜和帶有固體聚合物電解液的開放式液絡(luò)部參比系統(tǒng)。

 

 


 

 

智能傳感器技術(shù)

由于pH值測(cè)量的準(zhǔn)確度對(duì)于過程性能和金屬回收至關(guān)重要,因此梅特勒托利多的智能傳感器管理(ISM™)技術(shù)能夠可靠地滿足這些過程的需求。ISM傳感器可連續(xù)監(jiān)測(cè)其測(cè)量性能并預(yù)測(cè)性地傳達(dá)維護(hù)需求。重新校準(zhǔn)和/或傳感器更換的安排工作因此變得簡(jiǎn)單,并可避免使用不再適合所需用途的傳感器。ISM傳感器內(nèi)置電子器件,可將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到非易失性存儲(chǔ)器中。ISM Core™ 軟件支持在維護(hù)車間內(nèi)使用臺(tái)式電腦或筆記本電腦進(jìn)行(重新)校準(zhǔn),非常方便,運(yùn)行ISM維護(hù)計(jì)劃可減少高達(dá)90% 的工作量。

 

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梅特勒托利多 ISM™ 技術(shù)幫助客戶進(jìn)行資產(chǎn)管理以及減少維護(hù)工作量。

易于使用的變送器

適用于此應(yīng)用的變送器是支持雙輸出的M400,既可傳輸pH值也可傳輸ORP值,是一種方便的小型解決方案。由于采用易于導(dǎo)航的觸摸屏,變送器的操作也非常直觀。M400采用HART通信,還可將ISM傳感器診斷信息傳輸至目前所用的大多數(shù)資產(chǎn)管理軟件平臺(tái)。

 

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梅特勒托利多M400觸摸屏界面變送器接通資產(chǎn)管理軟件平臺(tái)。

利于自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)

為了進(jìn)一步優(yōu)化效率并保證產(chǎn)品回收,梅特勒托利多提供了EasyClean200e自動(dòng)化傳感器清潔系統(tǒng)。EasyClean 200e采用氣動(dòng)可伸縮傳感器護(hù)套InTrac777,可定期將傳感器從反應(yīng)器內(nèi)取出,進(jìn)行快速徹底的酸洗堿洗。用水沖洗后,清潔系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將傳感器重新插入測(cè)量位置。

 

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梅特勒托利多 EasyClean200e 自清洗系統(tǒng)進(jìn)行快速徹底的酸洗堿洗。

 

雙pH計(jì),加強(qiáng)自動(dòng)控制

 

 

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回收得到黑粉后,重要的下一步是制作正極材料前驅(qū)體,前驅(qū)體的質(zhì)量直接影響著鋰電池的安全、容量和壽命等,因此前驅(qū)體的制作合成事關(guān)重要。然而,前驅(qū)體的合成影響因素繁多,其中pH值對(duì)產(chǎn)品性能的影響尤其明顯,根據(jù)《pH對(duì)三元材料前驅(qū)體物理性能的影響》這篇論文可知,pH主要影響共沉淀反應(yīng)的成核和晶體生長(zhǎng)速度,進(jìn)而影響材料的微觀形貌和振實(shí)密度以及最終產(chǎn)品的電化學(xué)性能。因此反應(yīng)釜內(nèi)的pH值是控制前驅(qū)體質(zhì)量的重要指標(biāo)。

 

梅特勒托利多某客戶采用雙pH控制系統(tǒng),在一個(gè)電極波動(dòng)的時(shí)候,可以切換到另一個(gè)電極去控制釜內(nèi)pH值,極大地增加了pH值的連續(xù)性、可靠性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

 

某鋰電回收頭部客戶采用兩套梅特勒托利多的pH傳感器反應(yīng)釜的自動(dòng)化設(shè)備,保持反應(yīng)釜PID控制的連續(xù)性。設(shè)置于反應(yīng)釜內(nèi)的測(cè)試組件,包括梅特勒托利多pH傳感器和與pH傳感器連接的變送器,以及控制組件與測(cè)量組件連接,包括DCS系統(tǒng)、上位機(jī)和與上位機(jī)連接的鹽泵變頻器、堿泵變頻器、氨泵變頻器。該設(shè)備使用雙pH值來控制反應(yīng)釜內(nèi)的pH值,可以實(shí)現(xiàn)真正的連續(xù)、無間斷自動(dòng)化控制,而且pH值的精度保證在±0.01,很好的保證了前驅(qū)體的質(zhì)量。

 

 

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某客戶采用雙pH控制系統(tǒng)增加了pH值的連續(xù)性、可靠性和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

 

 

 

回收寶藏,實(shí)現(xiàn)能量循環(huán)

 

 

?未來鋰電回收產(chǎn)業(yè)將發(fā)展成為一個(gè)可持續(xù)循環(huán)利用的產(chǎn)業(yè),通過技術(shù)創(chuàng)新、資源再生利用和政策支持,實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型的鋰電池回收處理和材料再利用,為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

 

1、技術(shù)升級(jí)和高效處理:隨著科技的不斷進(jìn)步,鋰電池回收技術(shù)將不斷升級(jí)和改進(jìn)。新的回收方法和設(shè)備將被開發(fā),以提高回收效率和降低處理成本。

 

2、資源再生利用:未來鋰電回收產(chǎn)業(yè)將更加注重資源的再生利用。盡可能多地提取和回收廢舊鋰電池中的有價(jià)值材料,如鋰、鈷、鎳等,以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求,并減少對(duì)原材料的依賴。

 

3、循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式推動(dòng):在全球推行循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式的大背景下,鋰電池回收產(chǎn)業(yè)將扮演重要角色。通過建立完善的回收體系和供應(yīng)鏈,實(shí)現(xiàn)鋰電池材料的循環(huán)利用,從而減少資源消耗、環(huán)境污染和廢棄物的產(chǎn)生。

 

4、自動(dòng)化和智能化:未來,鋰電池回收過程將更加自動(dòng)化和智能化。機(jī)器人、人工智能和自動(dòng)化設(shè)備將被廣泛應(yīng)用于回收生產(chǎn)線,提高效率、減少人工操作風(fēng)險(xiǎn)。

 

 

梅特勒托利多始終致力于推動(dòng)新能源行業(yè)發(fā)展。鋰電回收需要嚴(yán)格控制pH值和ORP,以最大限度提高回收率并最大限度減少昂貴化工助劑的消耗量。InPro4262i傳感器可同時(shí)測(cè)量pH值與ORP,能夠耐受濕冶過程中產(chǎn)生的氫氟酸。使用EasyClean200系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)清洗可顯著降低手動(dòng)維護(hù)需求,從而提高效率并降低操作成本。


 

 

 

 

 

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