电池回收商竞相提高产能和效率

全球对电池的需求正在飙升。锂离子电池被纳入小小生活消费品和工业领域,但最大的动力电池需求加速过渡到电动汽车(电动汽车)。电动汽车数量预计全球每年增长36%,到2030年2.45亿辆。

电力的锂离子电池镍的典型电动汽车可能包含约29公斤,8公斤的钴和锂6公斤。同时,倾销过期电池可以污染环境的有毒化合物,或使他们降低、自燃和开始在垃圾填埋场火灾。一个显而易见的答案是回收电池的有价值的材料,并创建一个更电池循环经济。

在电动汽车电池可以翻新用于对重量敏感的应用程序,或基于卷的性能要求不太重要,如固定存储和备份能力。尽管如此,这些电池最终将需要回收。弗劳恩霍夫ISI已经估计,从2035年,汽车电池将成为最大的份额电池回收。克利斯朵夫Couesnon说,挑战是巨大的,在法国索尔维电池可持续发展主管。“临终电池从汽车首先是涓涓细流,但随后抵达大量富有挑战性的处理。今天的汽车电池预计持续约15年。

过渡金属如铜、钴、镍是价值最高的组件内电池,”说艾玛·肯德里克电池伯明翰大学的研究员,英国。但还有其他关键材料在电池如锂和石墨。”她已经评估在许多公司锂电池回收流程。虽然几乎所有的铅酸电池回收,估计只有一小部分锂离子电池回收在美国等国家,肯定不到10%。即使是中国,世界最大的电池生产商,据估计,回收不到一半。

一旦电池达到生命的结束,它必须回收设施,排放的安全性和拆除。剩下的就是通过机械工业粉碎机和排序然后把生成的黑色的质量”,其中包含锂、锰、钴和镍,在其他组件根据电池建设。机械加工包括破碎、真空干燥、筛分和铣削。材料提取就可以开始了。大小、密度和磁选可用于取出组件,如电流收集器壳体材料和分隔符。接下来会发生什么变化。

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传统上,电池回收并不是特别复杂,化学来说,肯德里克解释道。“你经常把它塞进了碎纸机,然后你以后试着解决它。与大型工厂所需的经济可行性,很难建立创新创业,她补充道,尽管激励。

一个主要监管推动回收是欧盟的“数字护照”要求电池,其中包括环境数据,如碳足迹。它还将需要回收的电池质量的一半,从2040年上升到70%的锂离子电池,金属以及一些具体的要求。回收的锂,例如,将会从35%上升到75%在2026年到2030年之间,建立一个相当大的制造商的义务。在美国,减少通货膨胀行为提供了国内电池材料生产的经济奖励。回收提供了一个有吸引力的前景在新采矿的国家可能会面临反对环境。

分离焦虑

许多回收,包括巨头Umicore,首先pyrometallurgical一步,电池材料熔炼超过1200°C。Umicore过程产生的金属合金含钴、镍、锂和铜。然后公司使用一个单独分离和恢复金属湿法冶金的过程,要求恢复产量超过95%的钴、铜和镍的一系列电池组成。这些可以再生的阴极材料。

湿法冶金术依赖强酸硫酸或盐酸等配合强大的氧化还原试剂,如过氧化氢。”还可以使用湿法冶金的方法直接提取组件,而不需要经过pyrometallurgical阶段,“Kendrick说。将电池放入熔炉的一个问题是能源消耗,而且锂高温部分丢失,而不是捕获。另一方面,更复杂的湿法冶金的方法通常需要一个更复杂的(且昂贵)的潜在危险试剂。

在芬兰,Fortum开了机械粉碎植物在2021年,已经建立了一个新的半工业规模湿法冶金的设施回收电动汽车电池。一旦完成,它将成为欧洲最大的和意志恢复95%以上的贵重金属包括锂、钴、锰和镍从黑色质量,据该公司。今年3月,Fortum开始的操作在德国。也在斯堪的那维亚Hydrovolt,电池公司的合资公司Northvolt和能源提供者水电和铝。Hydrovolt打开欧洲最大的电动汽车电池回收工厂在挪威,能够每年处理12000吨的电池。它说它将孤立约95%的电池材料,如铜、铝和黑色的质量。

巴斯夫是建立一个商业规模在Schwarzheide黑人大规模生产工厂的年处理能力15000吨的锂离子电池电动汽车。计划于2025年开始运营。该公司还建立一个原型在Schwarzheide回收工厂测试和完善它的湿法冶金的技术恢复锂,镍、钴、锰从黑弥撒。我们的精制过程是基于已知技术从采矿业也使用其他回收公司,“根据巴斯夫的一位发言人。我们优化这些流程的端到端,使它们适合回收电池到电池级金属。“恢复锂,巴斯夫将依靠一个过程从Tenova先进技术,专有的溶剂萃取和锂电解。

索尔维也在开发新的方法来恢复锂,合作危险废物的回收商威立雅。今天,湿法冶金的提取通常首先删除钴,然后最后锂,镍的锂的丢失了。“我们有一个实验室规模的过程,可以提取锂带来的变革,“Couesnon说。

锂是目前提取,它主要是碳酸锂,他指出。电池制造商必须使用更多的水、能源和试剂获得氢氧化锂为电池充电。我们的过程可以直接从电池中的锂含量氢氧化锂,“Couesnon说。需求的今天,这种电池成分不是在欧洲,因为有小电池制造,但在一两年内会有巨大需求的,Couesnon说。

很多黑人质量过程会产生个人的金属盐,但是为什么提取这些把他们拉回在一起,阴极材料?

需求创造了机会,说劳拉着陆器伦敦大学国王学院的电池工程师,英国。有一个趋势很多回收公司在欧洲,随着回收材料变得更有价值。的一个例子是Cylib成立于2022年的流程开发在亚琛工业大学,德国。从一开始,该公司旨在回收尽可能多的电池成分使用的组合热,机械和冶金的步骤。

我们的过程提取塑料、铜和铝早,然后执行水基石墨锂和拔牙、“吉迪恩Schwich说Cylib的创始人。这显著降低了质量,因此我们需要更少的努力和化学物质进一步提取元素。“现在,每天启动一个电动车电池回收,相当于500 - 800公斤,但预计开始能够回收成千上万吨的生产线每天在2026年初,可能在德国。兰德说,石墨生产很污染,因此恢复石墨将有积极的环境影响,欧洲监管机构可能会激励。

更清洁的流

电池材料可以回收,正在探索新的过程。一个潜在的战略被称为直接回收:而不是摧毁,然后恢复金属,这旨在提取材料,这些材料可能被修复或再生的新电池使用。很多研究是进入方式直接把电池拆开,分离出阴极和阳极和恢复材料,没有混合起来,”说问边英国伦敦帝国学院,机械工程师。在回收,如果你混合流,然后你不恢复价值的组件。

RecycLiCo电池材料直接在加拿大旨在恢复battery-ready材料。建立了一座实验厂设施在温哥华,可以处理大约800公斤的锂离子电池废料每一天。我们与不同的黑色质量和阴极化学反应,如LCO锂钴氧化物,NMC镍锰钴,NCA(镍钴铝),甚至现在联赛(磷酸铁锂)的首席执行官Zarko Meseldzija说。他补充说,演示工厂取得了超过99%的提取锂、镍、锰、钴使用湿法冶金的过程。

该公司表示,其过程更简单,比竞争对手便宜,产生更有价值的产品。至关重要的是,它生成高纯度碳酸锂或氢氧化和阴极前体材料,而不是组成金属。有很多破碎的电池和黑色的大规模生产,但我们专注于湿法冶金的一侧,“Meseldzija说。很多黑人质量过程会产生个人的金属盐,但是为什么提取这些把他们拉回在一起,阴极材料?我们直接向阴极前体和氢氧化锂。

回收的一个明显的问题是电池成分演变,用更少的钴在电动汽车电池和一些新的元素,比如硅阳极。同时,电池的金属价格剧烈波动,与钴峰值约80000美元/每吨在2022年初,然后跌破2023年3月的35000美元。碳酸锂成本约为8000美元/每吨在2021年年初,上升到约58000美元在2022年11月,在2023年4月中旬,回落至约20000美元。这可以使回收者很难确定他们的回报当建设设施。

大家的讨论电动汽车和回收,但有大量的材料在电池生产的早期阶段

目前,废电池的主要来源是电池生产本身。基准预测,在2025年生产废料池将占78%的可回收材料的电池,废临终只有超越这个在2030年代中期。“每个人都在谈论电动汽车和回收,但有大量的材料在电池生产的早期阶段,“Meseldzija说。更重要的是,本废电池制造商恢复,不管价格多少个人金属拉锯。Cylib看到其初始生产集中回收废电池生产工厂在欧洲。”现在有很多gigafactories被设置和生产废料回收,“Schwich说。“这是一个巨大的机会。”

尽管如此,那将是错误的显示,欧洲或北美领先的电池回收。就数量而言,中国是无与伦比的,提供超过一半的全球估计电池回收每年约200000吨的能力。例如,电池制造商CATL即将建立一个新的240亿元(£28亿)回收设施恢复电池浪费。宝石,中国回收公司,旨在处理200000吨,到2025年,增长了20倍量从2021年的水平。

其他国家也渴望建立强大的本地供应链。在韩国,两个电池回收了强劲的股市上市,据的金融时报》。电池回收越来越重要的能源安全作为电池制造商热衷于减少对中国的依赖在确保关键材料,”分析师告诉记者。印度的电池回收商Attero计划扩大全球在未来5年投资10亿美元建立设施在欧洲,美国和印度尼西亚。

在循环

但有房间在回收过程加快。电解质、溶剂和塑料都消失在当前流程和更难恢复,但例如是有价值的,并且可以包含高浓度电解质的锂,”边说。一个问题是,电池不只是回收而设计,包装设计和阴极组成的变化,而胶和绑定使自动拆卸更加困难。只有最近正在考虑进入电池拆卸和回收的设计,”兰德说。

有需要重新设计,开始考虑如何处理这些电池在生活和我们如何更容易拆卸,纯物质回收废物流,“Kendrick说。”,因为现在,我们把这一切努力创建高度基因工程细胞,然后把它们在一个碎纸机。中国可以说是在面临这一挑战的一个优势。回收公司通常是汽车公司的全资子公司,边说,这就使他们在包装设计更多的协作。

肯德里克说电池回收现在有点像维多利亚海绵蛋糕,然后把整个事情通过碎纸机和希望收回果酱和奶油的。电池回收的未来一定会变得更加成熟,由经济激励来获取有价值的材料和监管推动恢复电池成分具有重要战略意义。