ایران ضایعات

نحوه پیش تصفیه ضایعات باتری های لیتیوم یون

نحوه پیش تصفیه ضایعات باتری های لیتیوم یون

کلیاتی از ساختار باتری لیتیوم یون

امروزه، به منظور بازیافت لیتیوم، تحقیقات عمده ای را روی ضایعات باتری های لیتیوم یون انجام می دهند. در واقع این ضایعات، منبع مهمی برای تولید لیتیوم به شمار می آیند.
ساختار باتری های لیتیوم یون دارای چهار قسمت اصلی می باشد: کاتد، آند، الکترولیت و جدا کننده.
ترکیبات مختلفی از لیتیوم مثل لیتیوم کبالت اکسید و لیتیوم آهن فسفات در الکترود کاتد استفاده می شوند. در آند آنها نیز عمدتا گرافیت به کار می رود. برای کاتد باتری، مواد فعال الکترودی روی فویل های آلومینیومی پوشش داده می شوند و برای آندها روی فویل های مسی. برای اینکه این مواد به فویل ها بچسبند از چسب پلیمری استفاده می کنند. رسانایی الکتریکی الکترودها را هم به کمک کربن ها افزایش می دهند. الکترولیت باتری های لیتیوم یون هم اصولا دی متیل کربنات و اتیلن کربنات و همچنین نمک های لیتیومی است.  جنس جدا کننده ها را عمدتا از پلی پروپیلن (پ پ) یا پلی اتیلن در نظر می گیرند.

طول عمر باتری های لیتیوم یون

طول عمر یک باتری لیتیوم یون بسته به اینکه در چه نوع دستگاهی استفاده شود، متغیر است. معمولا اگر در دستگاه های الکترونیکی کوچک به کار روند، به طور میانگین سه سال عمر می کنند اما در دستگاه های بزرگتر می توانند طولی عمر بیشتری بین پنج تا ده سال داشته باشند.
البته باید یادآور شد که عمده کاربرد باتری های لیتیوم یون در دستگاه های کوچک الکترونیکی است. به طوری که هشتاد درصد آنها برای همین منظور به کار می روند.

حجم ضایعات باتری های لیتیوم یون

حجم ضایعات باتری های لیتیوم یون در سال  2012 چیزی حدود ده هزار و هفتصد تن بود. طبیعتا رشد ضایعات آنها با روند افزایشی مواجه گردید. به طوری که در سال 2020، به دویست و پنجاه هزار تن رسید. در کشور های مختلف، این ضایعات توسط ارگان های مختلف جمع آوری می شوند. اما در مجموع، درصد زیادی از آنها هنوز وارد چرخه بازیافت نمی شوند. در استرالیا، آمریکا و اروپا فقط دو تا پنج درصد از این باتری ها جمع آوری می شوند. پایین بودن سطح آگاهی افراد و استقبال بیشتر از فروش وسایل الکترونیکی، از مهم ترین علل این موضوع می باشد.

بازیافت باتری های لیتیوم یونی

بازیافت باتری های لیتیوم یونی به صورت جدی  از دهه 1990 بررسی شد و در حال حاضر نیز تحقیقات مختلفی در مورد آنها انجام می شود. البته نمی توان منکر شد که کبالت به عنوان یک ماده ارزشمندتر در صفحه کاتدی باتری ها، جایگاه ویژه ای پیدا کرده. مطالعات متعددی برای جایگزینی این ماده با آهن نیز صورت گرفته است. اما با تمامی این اوصاف، لیتیوم نیز یک ماده مهم برای تولید باتری ها به شمار می رود که جایگزینی برای آن یافت نشده است. بنابراین بازیافت باتری های لیتیوم یونی با هدف بازیابی این عنصر، ضروری به نظر می رسد.
برای به دست آوردن لیتیوم از طریق بازیافت باتری های لیتیوم یونی، دو فرایند اصلی انجام می شود. استخراج این عنصر کار دشواری بوده، به همین دلیل باتری های ضایعات ابتدا پیش تصفیه می گردند تا ماده فعال که لیتیوم دارد از قطعات پلاستیکی آن جدا شوند. در ادامه، از طریق روش های هیدرومتالورژی، پیرومتالورژی و الکتروشیمیایی، ليتیوم را جدا می کنند.

روش های پیش تصفیه ضایعات باتری های لیتیوم یون

تعیین مقدار نیروی باقي مانده در ضایعات باتری ها، کار آسانی نبوده، از طرفی این باتری ها مواد مختلفی دارند که تصفیه مستقیم آنها، کارآمد نبوده و نیاز به پیش تصفیه دارند. در واقع باید بعد از انجام پیش تصفیه و تخلیه کامل باتری ها، لیتیوم را جدا کرد. اگر این مراحل انجام نشود، امکان انفجار وجود دارد.
روش های پیش تصفیه ضایعات باتری های لیتیوم یون عبارتند از :
پیش تصفیه مکانیکی
پیش تصفیه توسط محلول
پیش تصفیه توسط کلسینه‌سازی

پیش تصفیه مکانیکی باتری های لیتیوم یون

در روش پیش تصفیه مکانیکی، باتری های ضایعاتی آسیاب می شوند. با مسدود کردن هوا، محفظه سنگ زنی ایجاد می شود. تجهیزات مختلفی از جمله سنگ شکن تیغه ای، آسیاب چکشی، گرانولاتور هم برای این منظور به کار می رود. با آسیاب شدن باتری ها، کاتد و آند که دارای لیتیوم هستند از طریق خواص مغناطیسی و دانسیته از سایر بخش ها يعني آلومینیوم و مس جدا می گردند.
هر چند این روش، ساده است اما مشکلاتی همچون آلودگی صوتی، تولید گرد و غبار و حتی گازهای سمی را نیز به همراه دارد. به طور کامل هم نمی توان از جداسازی کامل مواد اطمینان حاصل کرد.

پیش تصفیه باتری ها توسط حلال

در این روش برای جدا کردن مواد فعال در ضایعات باتری های لیتیوم یون، از محلول ها استفاده می شود. مواد چسبنده افزودنی هم از این طریق حذف خواهند شد و به جدا شدن آسان تر مواد فعال از فویل های مسی و آلومینیومی کمک می کند. یکی از روش های معمول این است که الکترود را درون حلال آلی با دمای صد درجه می گذارند تا عملیات جداسازی انجام  شود.

پیش تصفیه باتری ها از طریق کلسینه کردن

روش بعدی برای پیش تصفیه ضایعات باتری های لیتیوم یونی، کلسینه کردن کردن است که در دمایی بین صد و گنجاه تا پانصد درجه سانتی گراد انجام می شود و کربن و مواد آلی را حذف می کند. اگر کلسینه‌ کردن در دمای دویست و پنجاه تا سیصد و پنجاه انجام شود چسب پلیمری نیز حذف خواهد شد.
در مورد این روش باید گفت به خاطر تجهیزات گران قیمت، هزینه بر بوده و به تولید گازهای سمی نیز منجر خواهد شد. 

نظرات کاربران :

در حال پردازش ...
صرف نظر از پاسخ دهی (ارسال پاسخ برای نظر )
  • ۲۴ آذر ۰۰
    مرتضی ریوندی ریوندی :
    سلام من مرتضی ریوندی هستم برای کار به شما دادم ولی پول ندارم من اگر پول داشته باشم تا روز 200کیلو بار میدم
    پاسخ
  • ۲۵ آذر ۰۰
    سید سعید حسینی :
    سلام کار بازحمتی هست
    پاسخ
  • ۸ دی ۰۰
    حمید نجفی :
    فوق العاده خطرناکه من در حیاط کارگاه اقدام به بازکردن باطری کردم چندقطره بارون که رسید به پلمیرها وکربن های باطری لیتییومی باعث انفجار شدید شد لطفا با دقت کارانجام بشه خطرش بیشتراز سودهیش هست دوستان
    داود صمدانی در پاسخ میگه :
    سلام لطفا تماس بگیرید
    پاسخ