Новым способом можно более экологично переработать аккумуляторные батареи для разных устройств: от смартфонов до электротранспорта.
Сегодня литий-ионные аккумуляторы применяются повсюду: в бытовой технике, фото- и видеоаппаратуре, в электротранспорте. Переработка — часть их жизненного цикла, позволяющего использовать материалы повторно, но она сопряжена с нагрузкой на окружающую среду: соединения кобальта, лития, марганца, никеля, цветных и тяжелых металлов в процессе выделяют токсичные вещества.
Рециклинг комплексных химических источников тока (КХИТ), в частности литий-ионных аккумуляторов, — сложный процесс, включающий в себя несколько стадий: разрядка, измельчение, выщелачивание, сжигание и так далее. На каждой из них образуются отходы побочных продуктов, из которых с помощью специальных технологий тоже извлекают ценные элементы.
В НИЦ "Курчатовский институт" разработали новую комплексную технологию переработки литий-ионных аккумуляторов. Ученые предложили ввести в процесс рециклинга две дополнительные стадии.
На дополнительной стадии помола, осуществляемой в шаровой мельнице или дезинтеграторе, происходит механоактивация частиц с увеличением их удельной поверхности и пористости. Это интенсифицирует массообменные процессы, что повышает выход соединений кобальта, никеля, лития и других элементов.
Также ученые предложили стадию гранулирования побочных продуктов, образующихся в ходе переработки.
— После разрядки аккумуляторов образуется осадок — гидроксид железа. На стадии выщелачивания остается непрореагировавший продукт — графит. Эти побочные продукты в нашей технологии можно перевести в гранулированное состояние, — поясняет Василий Ретивов, заместитель директора Курчатовского института по химическим исследованиям и технологиям. — Гранулы проще и дешевле утилизировать, чем, например, порошки. Поэтому гранулирование обеспечивает и большую экологическую безопасность разработанной технологии, и удобство дальнейшей переработки образующихся побочных продуктов.
Ученые испытали два метода гранулирования порошкообразных продуктов переработки КХИТ. Первый — прессование в закрытой матрице. Он позволяет перевести порошкообразные отходы в "таблетки" в лабораторных условиях и подходит для небольших производств.
А для работы с большим объемом отходов ученые отдают предпочтение более производительному методу прокатки на роторном грануляторе с плоской матрицей. В результате получаются гранулы цилиндрической формы. Производительность роторных грануляторов достигает до 500 кг/ч по готовому продукту.
Как подчеркнул Дмитрий Макаренков, первый заместитель руководителя Курчатовского комплекса химических исследований, новая комплексная технология позволяет перерабатывать различные типы литий-ионных аккумуляторов без серьезной перенастройки технологического оборудования. Технология универсальна для источников тока как от бытовых приборов, так от электротранспорта, вплоть до электробусов.
Результаты исследования опубликованы в журнале "Металлург".
