Litiumbatterier är bärbara energilagringsenheter som används i en mängd olika applikationer, från mobiltelefoner till elfordon. Dessa batterier är mycket populära på grund av sin höga energitäthet, vilket gör att de kan lagra en stor mängd energi jämfört med deras storlek och vikt. En av de vanligaste frågorna är dock om litiumbatterier är återvinningsbara.
I den här artikeln kommer vi att berätta om litiumbatterier är återvinningsbara, vad de kostar och hur de kan återvinnas.
Drift av ett litiumbatteri
Nyckeln till driften av litiumbatterier ligger i deras interna struktur. Dessa batterier innehåller en eller flera individuella celler, och varje cell består av tre huvudkomponenter: en anod (negativ elektrod), en katod (positiv elektrod) och en elektrolyt. Anoden är gjord av grafit, katoden är sammansatt av litiumkoboltoxid och elektrolyten är en lösning som låter litiumjoner flöda mellan elektroderna.
När batteriet är laddat rör sig litiumjoner från katoden till anoden genom elektrolyten. Denna process drivs av en kemisk reaktion som sker inuti battericellen. Under nedladdningen, litiumjoner återgår från anoden till katoden genom elektrolyten, genererar en elektrisk ström som kan användas för att driva elektroniska enheter eller elektriska motorer.
Kapaciteten hos ett litiumbatteri mäts i milliampere-timmar (mAh). och bestämmer hur mycket energi den kan lagra. Ju högre batterikapacitet, desto längre tid kan en enhet driva innan den behöver laddas.
Dessa batterier kräver ett laddningshanteringssystem för att säkerställa säker drift och förlänga batteriets livslängd. Detta system är ansvarigt för att kontrollera strömflödet under laddning och urladdning, undvika överbelastning eller alltför stora urladdningar och skydda batteriet mot ogynnsamma förhållanden, såsom höga temperaturer.
Är litiumbatterier återvinningsbara?
När vi talar om cirkulär ekonomi tänker vi alltid på återvinningen av alla föreningar och komponenter i avfallet. Men att uppnå det är verkligen komplicerat ur teknisk synvinkel, särskilt ur ekonomisk synvinkel. Om vi också lägger till att startresten är icke-uppladdningsbara litiumbatterier, Dagens utmaningar är sådana som återvinningsindustrin knappast har råd med.
Ur kasseringssynpunkt är återvinning av litiumbatterier inte attraktivt. Precis motsatsen till namnet på det uppladdningsbara systerlitiumjonbatteriet. Den senare innehåller kobolt, ett kemiskt grundämne som är eftertraktat för sitt höga marknadsvärde, vilket gör det till ett stort dragplåster för återvinningsindustrin.
Vi måste dock återvinna alla celler och batteripaket. Vidare måste återvinningsindustrin göra det tekniskt och ekonomiskt genomförbart.
Litiumåtervinningsprojekt för icke-uppladdningsbara batterier
För närvarande finns det ingen industriell process dedikerad till återvinning av primärt litium. På grund av beslutet att återvinna med andra typer av litiumbatterier är det svårt att kvantifiera de grundämnen som återvinns från dessa batterier. Det grundläggande målet för RELIBANE-projektet (finansierat av ICEX under kontrakt 14/2019) för återvinning av litium från icke-uppladdningsbara batterier är forskning på laboratorienivå. Därefter utvecklades en specifik och unik hydrometallurgisk process i industriell skala.
På så sätt kan litiumet i de primära batterierna som samlats in som avfall återvinnas. På så sätt kan litium och andra element som finns i batteriet användas som råmaterial för tillverkning av nya batterier, vilket minskar behovet av naturliga råvaror.
Ur energi- och miljösynpunkt skulle hydrometallurgiska processer för att utvinna litium vara mer fördelaktiga än befintliga processer. Metoden som föreslagits av Envirobat Spain i RELIBANE-projektet består av två huvudprocesser: mekaniska och kemiska, föregås av ett lika viktigt steg: urladdningen av batteriet.
litiumegenskaper
Litium är en mycket reaktiv metall och utgör en hög risk för brand om den inte hanteras på rätt sätt. Därför är det första steget i processen optimering av batteriurladdningsprocessen. För detta används olika lösningar som innehåller ekologiska lösta ämnen, i vilka batterier sätts in. Denna nedladdningsmetod gynnar efterföljande återanvändning av reagenser och undviker på så sätt uppkomst av avfall.
Detta följs av den fysiska separationen följt av koncentrationen av litiumet som är avsett att återvinnas som huvudelementet. Det bör noteras att prestandan och kvaliteten hos de återvunna föreningarna huvudsakligen bestäms av slutsteget, det hydrometallurgiska steget, som är uppdelat i två huvudsteg: urlakning, vars syfte är att utvinna litium och utfällning, genom vilken den önskade litiumföreningen erhålls. Den efterföljande återvinningen av de återstående föreningarna som lakats med litium kommer att studeras.
Framtida mål
Ett sätt att göra återvinning allmänt förekommande är att få tillverkarna att tänka på återvinningsbarhet från början. De senaste åren har idén fått fäste: Tillverkare och återvinningsföretag arbetar tillsammans för att göra vinst genom att generera så lite avfall som möjligt.
I en linjär ekonomi, när ett batteri tar slut, hamnar det på en soptipp. Men i en cirkulär ekonomi går inte batterier till spillo, utan startar snarare om sina liv som råvaror och återgår till tillverkningskedjan.
Men för att den cirkulära batteriekonomin ska fungera, återvinningsanläggningar måste matcha produktionen av tillverkningsanläggningar. Detta skulle säkerställa en kontinuerlig försörjning, minska kostnaderna och potentiellt minska miljöavtrycket jämfört med gruvdrift. Att utveckla partnerskap över hela försörjningskedjan, från raffinaderier till biltillverkare till batteriåtervinnare, kommer att vara avgörande för att detta ska hända.
Innovationen av litiumjonbatterier är fortfarande i utvecklingsstadiet, jämfört med ett halvt sekel av blybatterier, litiumjonbatterier har gjort anmärkningsvärda framsteg på drygt ett decennium. Det kan dock ta ytterligare ett decennium innan lösningen verkligen når den skala som behövs.
Jag hoppas att du med denna information kan lära dig mer om huruvida litiumbatterier är återvinningsbara och vilka egenskaper de har.