La technologie de recyclage des batteries au lithium suit l'ordre suivant : d'abord, les déchets de production et les produits défectueux sont recyclés. Ensuite, les batteries au lithium hors d'usage arrivent. Par conséquent, la technologie de la chaîne d'électrodes est arrivée en premier, suivie de la technologie de la chaîne de batteries.
Broyeur à double arbre à vitesse lente
Les broyeurs à double arbre à vitesse lente sont une caractéristique typique de la technologie des lignes d'électrodes. Ce procédé envoie généralement les déchets cathodiques sur un tapis roulant. Ils sont ensuite acheminés vers un broyeur à double arbre pour un concassage primaire. La granulométrie obtenue est d'environ 100 mm. Le matériau entre ensuite dans le concasseur à percussion par la partie inférieure pour un concassage secondaire. La granulométrie varie de 10 mm à 30 mm, selon les besoins de l'équipement en aval. L'utilisation d'un broyeur pour le concassage primaire évite le colmatage du concasseur à percussion, car il y a moins de matériaux emmêlés. Le broyeur et le concasseur sont superposés.
Pourquoi n'est-il pas recommandé d'utiliser un broyeur lent à double arbre ?
De nombreuses entreprises et institutions développent leurs gammes de batteries grâce à la technologie des électrodes. Elles négligent souvent les innovations conçues pour les batteries au lithium hors d'usage.
Les batteries au lithium hors d'usage ne ressemblent pas à de longues bandes d'électrodes usagées. Elles sont dépourvues d'enveloppe extérieure résistante. Elles se présentent généralement sous trois formes : cylindrique, souple et carrée. Le matériau de l'enveloppe est résistant. Le matériau interne est étroitement enroulé en forme de disque. Ceci est très différent des longues bandes d'électrodes usagées, lâches et lâches.
Ensuite, les batteries au lithium hors d'usage sont chargées. Toute rupture endommagera d'abord le diaphragme. Cela inclut la pénétration, l'extrusion, la perforation des dendrites de lithium, le rétrécissement, la fusion et l'effondrement. Il en résulte un court-circuit interne. Une méthode de rupture et des conditions de fonctionnement inappropriées peuvent entraîner une élévation rapide de la température et une accumulation de chaleur. Une légère augmentation de la température peut entraîner la rupture du film SEI de la batterie. L'électrolyte entre alors en contact avec le lithium métallique du graphite de l'électrode négative. Les électrodes positive et négative interagissent. Le matériau de l'électrode positive change de phase, libérant de l'oxygène. Cet oxygène réagit avec le carbure de lithium réduit de l'électrode négative. Un emballement thermique se produit, provoquant des accidents tels que de la fumée, des incendies et des explosions.
Problèmes de sécurité lors de l'utilisation d'un broyeur lent à double arbre
Le flux d'azote permet de contrôler les niveaux d'oxygène. Cela empêche la libération de solvants carbonatés de l'électrolyte pendant le broyage. Ces solvants peuvent s'enflammer aux températures d'éclair. Si l'augmentation temporaire de température entraîne un changement de phase du matériau de la cathode et une libération d'oxygène, l'effet protecteur du contrôle de l'azote diminue considérablement. L'utilisation d'un procédé de broyage à deux axes et à basse vitesse est susceptible de provoquer des incendies dans les batteries ternaires déclassées et chargées. Les batteries lithium-ion déclassées chargées sont plus stables et prennent rarement feu. Cependant, elles peuvent encore dégager des vapeurs et de la fumée nocives.
Le processus de déchiquetage doit contrôler efficacement l'élévation de température de la batterie due au court-circuit. Le broyeur à deux axes à faible vitesse fonctionne à une vitesse de 5 à 70 tr/min. Cette vitesse laisse trop de temps à l'élévation de température due au court-circuit, ce qui peut entraîner un emballement thermique. Le temps est la seule variable clé contrôlable.
Causes des problèmes de sécurité
Pour éviter la fumée, les incendies et les explosions, les fabricants de ce type d'équipements exigent souvent que les cellules de batterie soient déchargées. Cela est particulièrement vrai pour les batteries ternaires chargées. Mais qu'il s'agisse d'une décharge physique, d'une décharge chimique par saumure ou d'autres méthodes, les effets secondaires sont importants. Vous pouvez consulter l'article sur les effets secondaires de la décharge d'une cellule unique sur le compte WeChat officiel. Pourquoi est-il important de décharger les cellules de batterie dans le projet de norme nationale « Spécifications techniques de sécurité pour le démontage et le broyage des batteries automobiles » ? Cela ne correspond pas à la technologie actuelle de broyage direct des batteries chargées dont les industriels ont besoin.
Ensuite, le processus de pyrolyse intervient après l'étape de broyage. Cette étape requiert la plus grande surface de chauffe pour le matériau broyé. Le broyeur à double arbre à vitesse lente ne fait pas tourner correctement le matériau de la batterie, ce qui entraîne un manque d'expansion de la surface de chauffe. Si un broyeur à marteaux est utilisé juste après, les feuilles de cuivre et d'aluminium entourent la poudre noire, ce qui affaiblit l'effet de rotation et réduit encore davantage la surface de chauffe de la pyrolyse.
Il existe plusieurs innovations techniques mineures :
- Contrôler le niveau d'oxygène pour convertir davantage de fluor en fluorure d'hydrogène gazeux. Cela permet d'éviter la formation de fluorure de lithium dans la poudre noire, facilitant ainsi l'extraction par voie humide.
- Traiter l'augmentation de la température due aux micro-courts-circuits et prévenir les chocs électriques dans les matériaux écrasés.
- Maximiser la surface chauffée des matériaux broyés pour améliorer le processus de pyrolyse.
- Conservez les feuilles de cuivre et d'aluminium intactes. Cela empêche la formation de poudre d'aluminium lors du broyage. Il est ainsi plus facile de trier et d'éliminer ultérieurement le cuivre et l'aluminium.
Le meilleur choix après itération technologique – équipement de cisaillement à grande vitesse
Finalement, nous avons abandonné la technologie de la ligne d'électrodes. Nous nous sommes concentrés sur les matières premières des batteries usagées. Grâce aux recherches et aux travaux pratiques de notre équipe d'ingénieurs, nous avons modifié la technologie de broyage lent à deux axes. Nous utilisons désormais une technologie de cisaillage et de broyage à grande vitesse. Nous l'avons appliquée, entre autres, aux projets Zhejiang Tianneng Huzhou et Ningbo Wei Fu Lishui. Les résultats ont été positifs et itératifs.
Équipement de cisaillement à grande vitesse recommandé
Technologie du broyeur cyclone : une avancée révolutionnaire dans le décapage à sec
Les broyeurs cycloniques utilisent la pulvérisation par flux d'air à grande vitesse. Ce flux d'air à grande vitesse dans la chambre de broyage spéciale provoque la collision et le frottement des matériaux. Ce procédé élimine efficacement les matériaux des électrodes. Cette technologie résout les problèmes de la pulvérisation mécanique traditionnelle et évite la pollution due aux procédés humides. De plus, elle ouvre une nouvelle voie pour le recyclage des batteries au lithium.
Le broyeur cyclone est de conception modulaire. Il comprend principalement :
- un système d'alimentation,
- un système de pulvérisation,
- un système de notation,
- un système de collecte.
Ses pièces maîtresses sont fabriquées en céramique résistante, ce qui prolonge la durée de vie de l'équipement. La conception spéciale du champ d'écoulement répartit uniformément les matériaux dans la chambre de broyage, améliorant ainsi l'efficacité du décapage.
Comparée aux procédés humides traditionnels, la technologie du broyeur cyclone offre des avantages considérables. La consommation d'énergie est réduite de plus de 401 TP3T. L'efficacité du traitement est augmentée de 501 TP3T. De plus, les rejets d'eaux usées sont totalement éliminés. Ces avantages en font une technologie de pointe pour le recyclage des batteries au lithium.