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Piles au lithium-ion : Recyclage des matériaux recyclables

 

Partout où des batteries lithium-ion sont développées aujourd'hui, la question du recyclage efficace joue un rôle décisif. Il s'agit d'obtenir une bonne séparabilité en fin de vie. Tous les matériaux de valeur doivent être récupérés avec une grande pureté.

Dès le stade du nouveau développement, le recyclage efficace est une priorité absolue. Seule une économie circulaire efficace peut lutter contre la pénurie de matières premières. La fabrication, l'utilisation et les processus de recyclage doivent présenter un bon bilan carbone.

Les itinéraires des processus pour l'extraction des matières premières primaires et le recyclage des matériaux actifs des batteries étaient initialement similaires. Des procédés pyrotechniques et hydrométallurgiques sont utilisés successivement à plusieurs reprises. Ces sujets font l'objet de recherches intensives dans le monde entier.

D'après les dernières découvertes scientifiques, de nombreux procédés de purification basés sur l'hydrométallurgie semblent être plus efficaces. Cela présente des avantages en termes d'utilisation d'énergie. La production de polluants en cours de processus est également nettement plus faible.

 

Pilotage à l'échelle industrielle

 

amixon® offre des possibilités de test à l'échelle industrielle et va bien au-delà de l'échelle du laboratoire. Le centre technique d'amixon® permet de réaliser des lots de 100 litres, 200 litres, 400 litres et jusqu'à 3000 litres. amixon® est ainsi en mesure de réaliser des essais pilotes proches de la pratique.

  • Le sécheur sous vide amixon® peut être utilisé comme un distillateur sous vide. La régulation précise de la température et de la pression permet une grande finesse de séparation. Les fluides peuvent ainsi être récupérés avec une grande pureté. Par exemple, les électrolytes des batteries lithium-ion broyées peuvent être évaporés et recondensés à basse température.
     
  • Un appareil de test amixon® peut même être utilisé sous vide jusqu'à une température de fonctionnement de 350°C. Dans cette mesure, il faudrait vérifier si le fluorure de polyvinylidène à point d'ébullition élevé (point de fusion 175°C, point d'ébullition à partir de 300°C) ne pourrait pas également être isolé dans le sécheur amixon®. Le polyfluorure de vinylidène sert de liant dans les batteries lithium-ion.
     
  • Le revêtement de toutes les pièces en contact avec le produit avec de la céramique haute performance extrêmement dure est possible après accord.
     
  • Un autre réacteur de trempage amixon® pour des lots de 200 litres peut être utilisé pour des réactions à haute pression. À une température de 250°C, la surpression de service admissible est de 25 bar.

Centre technique amixon®. Trois nouveaux réacteurs de synthèse / mélangeurs-sécheurs sous vide.

La séparation thermique solide-liquide intervient à la fin de nombreuses étapes du processus.

 

Les solvants de l'électrolyte liquide peuvent être évaporés à basse température dans le séchoir sous vide amixon®. Dans le sécheur mixte sous vide, il est possible d'atteindre un vide allant jusqu'à 5 mbar. La condensation peut s'effectuer à -20 °C.

De cette manière, les solvants tels que le carbonate de diméthyle, le carbonate d'éthylméthyle et le carbonate de diéthyle peuvent être récupérés séparément.

Le traitement des matériaux actifs des électrodes doit de préférence être effectué par voie humide à basse température.  Après la séparation, les matériaux de valeur que sont le lithium, le cobalt, le manganèse, le nickel et le graphite doivent être séchés. Différents procédés de séchage sont utilisés à cet effet, généralement par lots.

Le séchage par contact sous vide d'amixon® avec mélange de tous les composants sans espace mort permet le séchage dans un système fermé avec une grande pureté et une excellente efficacité de séchage.

Seules des masses homogènes permettent un recyclage efficace

 

Les batteries lithium-ion vont jouer un rôle de plus en plus important dans le secteur automobile. Des installations de plus en plus grandes sont construites pour le traitement des matières premières et le recyclage des matériaux actifs cathodiques et anodiques. Différents itinéraires de processus s'établiront en fonction du type de batterie lithium-ion. Celles-ci peuvent être mises en œuvre avec d'autant plus de précision que les matériaux de départ sont homogènes. L'homogénéisation à grande échelle est une condition préalable importante.

amixon® propose d'excellentes solutions à cet effet. Un exemple est le mélangeur Gyraton®, qui peut homogénéiser de grands volumes de produits en vrac de manière techniquement optimale. Et ce, avec une seule et même machine, au choix en continu ou en discontinu. Les mélangeurs Gyraton® ne nécessitent que de très petits moteurs d'entraînement.

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