Opportunities to Improve Recycling of Automotive Lithium Ion Batteries

Abstract

A high recovery of lithium from recycled lithium ion batteries (LIBs) is essential to ensure the growth and sustainability of the electrical vehicle market. Without recycling, lithium demand is predicted to outstrip supply in 2023. Current industrial processes are focused on recovering cobalt and other valuable metals because, given lithium's current low price, it is economically unfavorable to recover it. As part of our efforts to create a process where the recovery of lithium is economically viable we have analyzed the current industrial processes. We have determined that, when applied to recycling automotive LIBs, they are needlessly energy intensive and complicated. In these processes whole LIBs are incinerated, cryogenically cooled, or shredded under an inert atmosphere in order to make their cells safe to open. Instead of such extreme measures, LIBs can be disassembled by automated processes, which recovers valuable electronics for reuse, their cells can be discharged, which recovers residual energy, and then can be opened safely in air.

Przegląd technologii recyklingu zużytych akumulatorówlitowo-jonowych

“…Obecność w bateriach litowo-jonowych metali ziem rzadkich powoduje, że procesy recyklingu samochodów hybrydowych są z reguły skomplikowane i niekiedy trudne do przeprowadzenia. Jednak przy prognozie rocznej produkcji baterii litowo-jonowych rzędu 340 mln ton, ich recykling jest koniecznością [10]. Większość procesów recyklingu akumulatorów litowo-jonowych stosowanych na skalę przemysłową bazuje na procesach mechanicznych, pirometalurgicznych i hydrometalurgicznych.…”

“…Ponadto, węglan litu jest traktowany jak tani i łatwo dostępny związek, dlatego w niektórych metodach recyklingu lit traktowany jest jako zanieczyszczenie lub jako reagent do odzysku, m.in. Co, Ni i Mg [10].…”

“…Co, Ni, Cu i Fe, przetwarza się hydrometalurgicznie poprzez ługowanie kwasem w celu odzysku metali. Wadą metody jest wysoka energochłonność procesu (5000 MJ energii cieplnej do przetopienia 1 tony akumulatorów) oraz brak możliwości odzysku Li, Mg i Al, które są tracone w powstającym żużlu [10].…”

“…W odróżnieniu od pozostałych metod przemysłowych, proces zapewnia dodatkowo odzysk litu na poziomie 15÷26%. W celu przetworzenia 1 tony akumulatorów litowo-jonowych, niezbędne jest dostarczenie czynnika chłodniczego w ilości około 219 MJ oraz około 565,2 MJ energii w celu mechanicznego rozdrobnienia baterii [10].…”

“…Recykling akumulatorów litowo-jonowych metodą UMICORE W procesie SONY-SUMITOMO, zużyte akumulatory litowo-jonowe, poddawane są spalaniu w temperaturze około 1000 o C. Zawarte w akumulatorach substancje organiczne, Li oraz fluorki są usuwane w postaci popiołu lotnego, natomiast pozostałe metale przetwarza się hydrometalurgicznie w celu odzysku Co. Wadą metody, podobnie jak w przypadku procesu UMICORE jest brak możliwości odzyskania litu. Dodatkowo, w celu przetworzenia 1 tony akumulatorów wymagane jest dostarczenie energii średnio około 992 MJ [10]. Do odzysku metali z akumulatorów litowo-jonowych na skalę przemysło-wą stosowany jest proces RECUPYL, popularny zwłaszcza we Francji.…”