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锂电池回收

使用真空工艺的新型回收方法具有发展前景,可实现 90% 以上的回收率。

真空在锂离子电池回收中的作用

运输业目前处于一个转折点。内燃机正在逐步淘汰,以支持更环保的电动解决方案。随着越来越多的电动汽车的生产,到达使用寿命终点的电池数量也在增加。借助真空回收锂电池可确保电动交通仍然是最可持续的选项。
真空是减少每个电池对环境影响的关键。

电动汽车的碳足迹几乎完全源于其生产工艺。每辆车都需要大量资源才能上路——尤其是电池。如果没有回收利用,制造这些电池所需的资源总有一天会完全耗尽。

真空是减少每块电池对环境影响的关键,可确保高效回收,并继续生产新电池。使用真空工艺的新型回收方法具有发展前景,可实现 90% 以上的回收率。

通过 Busch Group 找到您的真空解决方案

Busch Group 是真空技术领域的全球领导者,将两个专业品牌 Busch 普旭真空解决方案和 Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions 合并在一起。它们共同为锂离子电池回收的每个阶段提供最全面的真空解决方案组合——从混合、干燥、灌装和浸渍到脱气、排气和泄漏检测。

Busch 普旭以其可靠的真空泵、鼓风机和压缩机而闻名,而 Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions 在高真空和超高真空范围以及泄漏检测方面拥有专业知识。它们的组合技术可确保高效安全的回收过程。

使用真空进行锂离子电池回收

电池由许多不同的原材料组成。这使得电池回收成为一个复杂的流程,如果操作不当,可能会导致危险情况发生。因此,安全回收不同的原材料涉及几个不同的过程。

每种单一方法都具有较低的回收率,有些方法非常耗能。新方法使用真空技术和这些方法的组合来实现更高的回收率,从而提高总回收率。

在上述锂离子电池回收方法中,在真空下发生了几个不同的过程,包括:

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粉碎

锂离子蓄电池放电并拆卸后,会进行裂解。首先,在惰性气氛中粉碎电池。真空泵从粉碎机内部抽出环境空气,以便可以送入纯氮气。此阶段对于安全性至关重要:缺氧环境可防止高挥发性组分之间发生意外反应。否则,这些反应可能会损坏设备和危害工人,并可能形成其他危险化合物。

Busch 普旭拥有多种适合电池回收粉碎阶段的真空泵。R5COBRADOLPHINMINKHUCKEPACK 系列的产品均满足对真空设备的高要求。根据流程设计,我们提供不同的版本,例如根据您的安全分析获得 ATEX 认证的不锈钢液环真空泵。

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干燥

在此阶段,粉碎混合物仍含有液体电解质。去除电解液非常具有挑战性,因为电解液由多种不同的化学物质组成,所有化学物质都有不同的沸点。为了将这种液体与粉碎的固体颗粒分离,将把热量与真空相结合,从而使液体蒸发。

在真空下执行该流程具有若干优点:降低了电解液的沸点,可实现非常低的过程温度。如果在较高温度下干燥,则可能导致形成有毒气体,如氟化氢。由于这些物质对人类健康极其危险,因此在排放废气之前需要进行洗涤,增加额外的流程步骤和成本,并导致更高的碳足迹。此外,这些气体会污染电解液。通过防止形成这些气体,可以更高纯度水平成功回收更多的溶剂。真空还可提高流程安全性:工艺中缺乏氧气可显著降低发生火灾的风险。

该流程所需的压力低于粉碎所需的压力。液环真空泵(DOLPHIN)、干式螺杆真空泵(COBRA)或干式爪式真空泵(MINK)通常配有增压泵,例如 Busch 普旭的 PANDA 或 PUMA 或 Pfeiffer 普发的 HiLobe,以实现更低的基础压力或提高抽气速率。根据您的个人安全分析,可能需要获得 ATEX 认证的泵或系统。

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蒸馏

为了能够回收利用,蒸发的电解液必须冷凝回液态。真空蒸馏用于将它们分离成单独的化合物。由于液体中的各种成分具有不同的沸点,因此它们会在不同的温度开始蒸发, 这意味着它们可能被先后去除与还原。真空蒸馏的低温和无氧环境使其比大气蒸馏更安全。

液环真空泵(DOLPHIN)、干式螺杆真空泵(COBRA)或干式爪式真空泵(MINK)是电池回收蒸馏的理想伙伴,可与 Busch 普旭的 PANDA 或 PUMA 增压泵或 Pfeiffer 普发的 HiLobe 增压泵配合使用,以满足低压或高流量的需要。

只有在这些步骤之后,才会对剩余的固体颗粒进行分类和分离。它们由钢、铝和铜成分以及电极材料、粘合剂、添加剂和电解液残留成分的混合物组成(由于其颜色而被称为黑色物质)。分离通过各种机械过程的组合进行,包括破碎、干燥、分选和分类。这些工艺与火法冶金和湿法冶金工艺相结合。

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确保密封防漏以实现过程完整性

在真空下回收电池时,密封防漏对于保持从粉碎到蒸馏的每个流程阶段的完整性和安全性至关重要。即使是轻微泄漏也会将氧气引入系统,从而影响惰性气氛并增加危险反应或污染的风险。要验证密封性,操作人员可以使用压降测试氦气泄漏检测

Pfeiffer 普发的 ASM 340ASM 310氦气检漏仪非常适合,能提供识别最小的泄漏所需的精度。

对于压降测试,Busch 普旭的 VACTEST 或 Pfeiffer 普发的 ActiveLine 和 DigiLine 等真空表可提供准确可靠的测量,以检测任何信号泄漏的压降。

通过实施这些方法,操作人员可以确保最佳真空条件,提高锂电池回收的安全性和效率。

Busch Group 解决方案

在选择用于电池回收的真空泵时,需要考虑几个方面。耐腐蚀性和材料兼容性至关重要。由于工艺的压力要求不同,还应考虑真空泵在不同真空条件下的性能。

联系我们 我们很乐意帮助您找到适合您流程的解决方案。使用 Busch 普旭和 Pfeiffer 普发的解决方案。
 
粉碎
干燥
蒸馏
 
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真空泵
 
 
 
R5 (Busch 普旭)
油润滑旋片
 
 
HUCKEPACK (Busch 普旭)
双级式油润滑旋片
 
 
罗茨泵
 
 
 
 
 
泄漏检测
 
 
 
测量设备
 
 
 

释放真空工艺的全部潜力

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锂离子蓄电池的结构是什么?

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锂离子蓄电池具有复杂的结构,由许多不同的部件组成。

  • 阴极:电池的正电极,由氧化钴锂、磷酸铁锂或其他锂化合物等材料制成。
  • 阳极:电池的负电极,通常为石墨。
  • 极耳:将电极连接至外部电路的薄金属条,允许电流流入和流出电池。
  • 电解液:一种帮助锂离子在阴极和阳极之间移动的液体,通常由有机溶剂中的锂盐溶液组成。
  • 隔膜:一种在离子通过时防止正负电极接触的薄材料,通常由聚乙烯或聚丙烯制成。
  • 集流体:导电材料,帮助收集和传送电流。铝用于阴极侧,铜用于阳极侧。
  • 外壳:保护所有内部部件(通常为金属或塑料)的外壳。
  • 其他:连接这些部件中的许多是额外的、较小的组件,如电缆和螺钉。

为什么我们需要回收锂离子电池?

回收锂离子电池有两个主要原因:成本和环境考虑。


成本

可持续的回收方案有助于减少对新开采资源的依赖。随着越来越多的电动汽车的生产,以及越来越多的报废电池被收集用于回收,这个市场将不断增长。除了回收使用寿命结束的电池外,许多电池制造商还在其巨型工厂内直接集成回收工厂,使其能够将生产废料重新利用至制造流程中。这种方法不仅支持可持续发展,而且在大规模电池生产中也起到节省成本的关键作用。

在电动汽车制造中,电池组是最昂贵的零件。它最多可占车辆总成本的 50%,其中大部分成本来自材料。因此,尽可能多地回收利用电池和避免每次都必须购买新电池是经济合理的举措。此外,锂离子电池内的金属含量甚至高于某些天然矿石,因此对经济回收非常有价值。


环境方面

除了新电池的高成本外,还要考虑电池使用寿命开始和结束时的环境因素。锂离子电池中含有的贵金属(如锂、镍和钴)是有限材料,且对其的需求正在增加。如果没有回收利用,电动交通的蓬勃发展将迅速耗尽我们目前已知的锂储量。更重要的是,从传统移动出行向电动出行的转变也要以可持续的方式进行,并确保这些资源的可用性、有效性和对地球的影响最小化。

生产锂离子电池所需的原材料的提取是一个对环境影响非常大的流程。与任何其他采矿一样,它会对地貌造成不可逆转的损害,并增加空气污染。某些锂提取方法需要大量的水,也会使水源远离当地社区和自然环境。

此外,当锂离子电池达到使用寿命时,必须正确处置。废旧电池内的材料如果释放,可能会对环境造成危害。因此,需要一个非常专业且昂贵的处置流程——之后资源将永远丢失。回收虽然也与成本有关,但至少可以确保资源得到保留和重复使用。此外,回收电池可将采矿产生的碳足迹分布在由再利用材料制成的多个电池上,从而减少对环境的影响。

电池回收使用哪些主要技术?

作为准备,蓄电池被完全放电。然后,可以拆卸各种组件,例如外壳、电缆和螺钉,然后进行回收或重复使用。这种拆卸可确保整个回收流程尽可能高效,并且可以先分离更容易回收的组件。锂离子电池回收利用有四种主要技术。

机械处理:在此方法中,将电池组件物理分离并减小尺寸,以回收有价值的材料。这通过破碎、粉碎和筛分等过程实现。

湿法冶金
:此流程使用溶剂、酸或其他化学试剂溶解并选择性地从电池中回收金属。它通常包括浸出、沉淀和纯化步骤。

热处理:
该技术涉及将热量应用到锂离子电池的回收流程。通过加热过程,化学品可以蒸发——例如在蒸馏过程中,蒸馏过程用于分离液体电解质。热量也可用于分解某些组分,例如去除塑料。

火法冶金:这种技术涉及高温工艺,用于从用过的电池中提取贵重金属。它通常涉及熔炼或烘烤电池材料以回收锂、钴和镍等金属。该流程可能耗费大量能量,并释放出需要处理以防止环境危害的气体,如苯、氰化氢和甲醛。

电动汽车是否比传统汽车更环保?

电动汽车是我们街道上最环保的解决方案。在日常驾驶中,它们效率更高:电动汽车的每公里碳足迹平均比同等尺寸的传统汽车低三倍以上。然而,与内燃机汽车相比,它们在出厂时的碳足迹实际上更高。这是复杂的电池生产工艺的结果。CO2 排放量的典型平衡点——电动汽车开始比内燃机汽车的碳足迹更低发生在约 50,000 至 80,000 km 时。这取决于车辆充电所用的电力来源:例如,仅使用可再生能源的电力充电的汽车,其总体碳足迹低于从传统发电厂获取电力的汽车。气候和地形等其他外部因素也会影响车辆的整体效率。

但是,如果将电池回收利用至其最大潜力,则可进一步减少对环境的影响。回收工艺(如上文所述的真空下机械和湿法冶金工艺的混合)可回收电池内部约 90% 的有价值材料。这意味着与使用新材料相比,生产工艺的二氧化碳排放量明显更低。

在锂离子电池的整个生命周期中,真空在哪里使用?

在锂离子电池的生命周期开始和结束时都采用了真空技术。

锂离子电池的制造过程中,真空技术用于混合和干燥浆料以及填充和密封电池的各种流程。这可确保高品质的最终产品符合电动交通市场所需的标准。

泄漏测试是电池生产中的关键质量控制步骤,可在电池到达消费者手中之前确保电池的完整性和安全性。电池采用气密式密封。这对于防止接触湿气和空气至关重要,否则会使电解液降解并造成安全隐患。此流程有助于验证电池是否气密,并识别电池外壳和密封件中的缺陷。因此,制造商可以确保更高的安全标准,并提高产品的运行可靠性和使用寿命。

电池使用寿命结束后,真空也在回收流程中发挥着关键作用。它提高了流程安全性,确保了回收材料的高效分离和高纯度。

因此,真空是创造可持续、安全和高效电池使用寿命的重要组件。

为什么锂离子电池回收很困难?

锂离子电池很复杂。它们由各种不同的材料组成,例如锂、镍和钴。由于电池的结构,这些材料很难以保持其质量且不昂贵的方式分离和回收。另一个问题是没有"标准"锂离子电池。尺寸差异很大——小如智能手表、大如电动自行车——且技术仍在不断发展。因此,不同电池之间存在很大差异,这使得回收流程变得困难。

此外,锂离子电池由许多不同的组件组成,例如电解液、隔膜和粘合剂。这使得回收流程复杂化,因为为了保持材料纯度和质量,这些关键成分必须彼此完全分离。

运输和存储也发挥着重要作用:损坏或存储不当的锂离子电池会带来火灾危险,导致搬运、运输和存储成本高昂。因此,存在许多不同的安全标准,可能涉及安全存储的测试、贴标签和详细预防措施。这些措施旨在防止事故发生并确保环境安全。收集蓄电池进行回收时,必须考虑这些标准。

此外,许多地方还没有回收基础设施。世界各地的许多国家/地区都实施了内燃机汽车中电池的更换计划,相反,对于锂电池这种情况尚不普遍。然而,真空支持的工艺正在出现,回收率可能高于 90%。

锂电池的可回收利用率是多少?

锂离子电池中 90% 以上的贵金属可回收再利用。其中包括锂、钴、镍和铜。但是,确切的回收率取决于所使用的回收流程。电池的其他部件(诸如外壳、电缆和螺钉)也可被去除并且可重复使用。非金属成分(如电解液和隔膜)回收的挑战更大,可能不易回收。

锂电池是否可回收利用?

是的,电动汽车内部的锂离子电池可回收。它们可以分解和加工,以回收锂、镍和钴等有价值的材料。大部分回收流程都在真空下进行,以提高效率和安全性。回收对成本和环境都有积极影响:比开采新资源更便宜,对环境的影响更小。越来越多的电动汽车在道路上行驶,这意味着越来越多的锂离子电池即将达到使用寿命。因此,对回收设施的需求正在迅速增长。

为什么锂电池回收是一个热门主题?

锂离子电池无处不在。您可能每天使用多台其中包括一个锂电池的电子设备:手机、笔记本电脑、无线耳机、电动牙刷、智能手表——也许您甚至驾驶电动汽车、骑电动自行车或乘坐电动公交车上班。与目前使用的设备一样,每天也有很多设备被停用。因此,需要正确处置大量电池。随着电动汽车的出现和可再生能源的增加,现在流通中的电池越来越大。

通过回收锂离子电池的组件,可以减少废品,节省宝贵的资源。回收虽然是一个昂贵的流程,但比新原材料的开采更具成本效益。由于锂离子电池含有锂、钴和镍等贵金属——有时浓度高于从地球上提取的金属,因此回收再利用绝对值得。锂开采流程也非常资源密集。通过回收利用,可以节省水等其他宝贵资源。此外,回收利用使经济更具循环性——这是对当今世界越来越重要的因素。

锂电池回收有哪些优势?

回收锂电池具有许多优势。

1. 节省资源:锂离子电池的元素(如锂、钴和镍)是有限的,并且集中在特定区域。通过重复使用,我们可以减少对持续开采的需求,这有助于保护自然资源并降低供应链风险。

2.减少环境影响:新资源开采对地貌造成不可逆转的损害。重复使用电池可降低开采需求,并最大限度地减少电池生产对环境的影响。此外,回收利用解决了正确处置电池的问题:重复使用意味着不必进行电池处置。

3.创造经济机会:锂电池回收行业的发展创造了就业机会,并刺激了具有回收设施的地区的经济增长。回收设施与自然资源无关,这意味着它们可以为进入锂储量不足的地区的电池市场提供机会。还鼓励回收技术的创新。

电池回收时必须考虑哪些安全方面?

锂离子蓄电池内的材料具有高度挥发性。这意味着在使用寿命结束时必须特别小心地搬运,以避免火灾、爆炸和有毒气体释放。

通过在真空下执行破碎和粉碎流程,可以避免形成爆炸性气氛。此外,还可防止产生和释放有毒气体。由于真空中没有氧气存在,因此溶液不会被点燃。

为什么推荐 Busch 普旭和 Pfeiffer 普发的产品?

作为 Busch Group 的两名成员,Pfeiffer 普发和 Busch 普旭协调了我们的产品组合,为您提供更多选择。我们的解决方案相互补充,使您能够找到完美匹配流程要求的解决方案。