Технології переробки та утилізації літієвих джерел струму

Співробітники Інституту транспортних систем і технологій НАН України проводять активні науково-дослідні роботи з удосконалення методів і технологій переробки літієвих джерел струму. Зокрема, запропоновано технологію попередньої переробки акумуляторів, яка заснована на методах акустичної (ультразвукової) та/або гідродинамічної кавітації, що дозволяє відокремити активні матеріали від струмовідводів. Подальша обробка рідкої суміші з активними матеріалами здійснюється методом активної магнітної сепарації із застосуванням супермагнітів у масиві Хальбаха, що дозволяє відокремити металеві фракції із вмістом літію, кобальту, нікелю, марганцю, залізу від неметалевих сполук. Така попередня переробка літієвих акумуляторів, що відпрацювали свій ресурс, дозволяє підвищити ефективність технологічних процесів та вилучити активні металеві матеріали з найменшими енергетичними затратами і екологічними ризиками.

За результатами виконаних науково-дослідних робіт з удосконалення методів і технологій переробки літієвих джерел струму робіт запропоновано технології попередньої переробки акумуляторів і магнітної сепарації матеріалів, загальна схема яких наведено на рисунку.

Схема технологій попередньої переробки літієвих акумуляторів і
магнітної сепарації матеріалів

Основна ідея полягає в тому, що попередня обробка літієвих акумуляторів здійснюється шляхом впливу на електроди акумуляторів ультразвуковою або гідродинамічною кавітацією. В результаті активні матеріали відокремлюються від струмовідводів та у вигляді рідкої суміші з активними матеріалами, прямують на магнітну сепарацію з використанням потужних супермагнітів, організованих в масив Хальбаха. На рисунку вказані основні операції обробки: ультразвукова кавітація рідини (електроліту) реалізується в ультразвуковому реакторі, в якому розміщено літієві акумулятори (Ак); як альтернатива, гідродинамічна кавітація рідини реалізується за допомогою трубок Вентурі, які направлені в комірки акумуляторної батареї (Ак-батарея); магнітний сепаратор відокремлює матеріал, що містить кобальт, нікель, марганець, залізо, літій (Ме) від неметалів.

Оскільки літій міститься в сполуках з феромагнітними металами, він також разом з ними потрапляє до однієї суміші – Ме. Потужні NdFeB супермагніти (полярність магнітів вказана стрілками), які організовані в масив Хальбаха, дозволяють суттєво підвищити ефективність магнітної сепарації. Ширина потоку матеріалу, що піддається магнітній сепарації, повинна бути не більше 2-3 від середнього розміру супермагнітів. Це визначається областю максимальної інтенсивності магнітного поля.

Така попередня переробка літієвих акумуляторів, що відпрацювали свій ресурс, дозволяє підвищити ефективність технологічних процесів та вилучити активні металеві матеріали з найменшими енергетичними затратами і екологічними ризиками.