Oude batterijen Batterijrecycling – Overzicht van de zwarte massa na versnippering – Materiaalverwerking van lithium-ionbatterijen

Batterijrecycling: versnipperen, scheiden en verwerking van de zwarte massa.

Mechanische monsterpreparatie en procesontwikkeling voor lithium-ionbatterijen

Bij het recyclen van batterijen is mechanische verwerking een cruciale stap in het produceren van een bruikbare tussenfractie – de zogenaamde zwarte massa – uit gebruikte lithium-ionbatterijen. Typische processtappen omvatten veilig ontladen, demonteren, vermalen, zeven, magnetische scheiding en de scheiding van aluminium, koper, kunststof en actieve materiaalfracties. Voor laboratoria, proefinstallaties en procesontwikkeling zijn reproduceerbare deeltjesgroottes, gedefinieerde materiaalstromen en een schone monsterverdeling essentieel. LITech ondersteunt deze procesketen met machines voor voorvermalen, fijnmalen en het voorbereiden van representatieve monsters.

Praktische voordelen van het recyclen en verwerken van batterijen

Het gecontroleerd versnipperen van gebruikte batterijen creëert de voorwaarden voor betrouwbare analyses, veilige procesontwikkeling en de economische terugwinning van cruciale grondstoffen. Het wordt gebruikt om zwarte massa te leveren voor hydrometallurgische processen, om materiaalstromen te karakteriseren, om proefinstallaties te ontwerpen en om recyclingprocessen op te schalen van laboratoriumniveau naar proefinstallatie- of productieschaal.

Materiaalgegevens voor batterijrecycling

De focus ligt primair op gebruikte lithium-ionbatterijen uit de productie, elektronica, energieopslag of elektromobiliteit. Het materiaal heeft een heterogene structuur en bevat, afhankelijk van de celchemie, actieve materialen, metaalfolies, kunststoffen, elektrolytresten en behuizingscomponenten. Celchemie, restenergie, deeltjessamenstelling, metaalgehalte en het gewenste eindproduct zijn met name relevant voor het ontwerpen van het herverwerkingsproces.

eigenschapWaarde
AnwendungsvalMechanische herverwerking van gebruikte lithium-ionbatterijen
Alternatieve termenRecycling van lithium-ionbatterijen, recycling van lithium-ionbatterijen, verwerking van zwarte massa
Typische ingrediëntenCellen, modules, productiefouten, elektronische batterijen, EV-batterijen
Relevante recyclebare materialenLithium, nikkel, kobalt, mangaan, koper, aluminium, grafiet
Essentiële begeleidende stoffenKunststoffen, scheidingsfolies, behuizingsmaterialen, elektrolytresten
Materiële kenmerkenHeterogeen, meercomponenten, bevattende metalen en polymeren
Proceskritische eigenschapRestenergie en veiligheidsrisico vóór het versnipperen
Scheidingsrelevante kenmerkenKorrelgrootte, dichtheid, magnetiseerbaarheid, materiaalsamenstelling
Het doel van mechanische verwerkingOntbinding van de verbindingen en productie van gedefinieerde fracties of zwarte massa.
wenkSamenstelling en gedrag zijn sterk afhankelijk van de chemie en structuur van de cel.

Hoe werkt batterijrecycling in de mechanische verwerking?

Voordat het metaal daadwerkelijk wordt teruggewonnen, worden de batterijen eerst veilig ontladen en – afhankelijk van het procesontwerp – gesorteerd of gedemonteerd. Daarna volgt gecontroleerde verkleining. Het doel is om de materiaalsamenstellingen af ​​te breken en een gedefinieerde fractionering mogelijk te maken. In volgende stappen worden de grovere behuizings- en foliecomponenten gescheiden van de fijnere actieve materiaalfractie. Deze fijne fractie wordt in de markt vaak aangeduid als zwarte massa en dient vervolgens als grondstof voor hydrometallurgische of pyrometallurgische terugwinningsprocessen.

ProcesstapDoelTypische machine of methodeTypisch resultaat
Veilig lossen en voorbereidenVerminder het risico vóór herverwerking.Lossen, voorsorteren, demonterenVeilige starttoestand voor het proces
VoorversnipperingGrote componenten verkleinen tot een verwerkbaar formaat.Kaakbreker of geschikte voorbrekerGedefinieerde grove fractie
Primaire verkleiningHet ontsluiten van materiaalcomposietenHamermolenVrijgave van actieve stof, evenals metaal- en kunststoffracties.
Zeven en classificatieScheid de fracties op basis van korrelgrootte.Zeefmachine of analytische zeefGrove en fijne fracties
Magnetische scheidingHet scheiden van ferromagnetische componentenMagnetische scheiderijzerhoudende fractie afgescheiden
Fractionering van de fijne fractieVerrijk de zwarte massaZeef- en verdere scheidingsstappenFijne fractie die actief materiaal bevat
Fijn malen voor analyseHet laboratoriummonster tot analytische resolutie brengen.Trillende schijvenmolenReproduceerbaar fijn monster
Monsterverdeling en homogenisatieNeem een ​​representatieve deelsteekproef.Roterende monsterverdelerVergelijkbaar en reproduceerbaar laboratoriummonster

Typische procesparameters bij de herverwerking van batterijen.

De exacte instellingen zijn sterk afhankelijk van het celformaat, de chemie, het veiligheidsconcept en het beoogde product. Voor laboratorium- en pilotproeven zijn de invoergrootte, de gewenste deeltjesgrootte, de doorvoer, de scheidingsstappen en de gewenste representativiteit van het monster bijzonder belangrijk. De volgende tabel toont typische richtwaarden voor mechanische preparatie en monsterpreparatie.

ParameterTypische bereik- of richtwaarde
Voergrootte vóór primaire vermalingTot circa 30 mm voor geprepareerde fracties.
Doeldeeltjesgrootte van de mechanisch fijne fractieOngeveer 0,5 tot 2 mm
Doorvoer mechanische verkleiningAfhankelijk van de schaal van het laboratorium tot de pilot-installatie, van experimentele schaal tot enkele honderden kg/u.
VeiligheidseisenPas na een veilige lossing en een passend veiligheidsconcept.
Belangrijke scheidingscriteriaKorrelgrootte, dichtheid, magnetiseerbaarheid, materiaalsoort
Analytisch fijnmonsterAfhankelijk van de methode is het mogelijk om tot analytische fijnheid te malen.
SteekproefverdelingRepresentatief en reproduceerbaar vereist
ProcesdoelZwarte massaproductie, fractionering, materiaalkarakterisering, procesontwikkeling

Varianten en alternatieven in batterijrecycling

Droge mechanische bewerking versus downstream metallurgie

Mechanische verwerking dient voornamelijk om materiaalcomposieten af ​​te breken en fracties te genereren voor verdere terugwinningsstappen. De feitelijke metaalterugwinning vindt vervolgens meestal plaats via hydrometallurgische of pyrometallurgische processen. De mechanische fase heeft een directe invloed op de zuiverheid, homogeniteit en economische efficiëntie van de daaropvolgende processen.

Laboratorium versus proefinstallatie

In het laboratorium ligt de nadruk op reproduceerbare monsterpreparatie, materiaalkarakterisering en procesontwikkeling. In proefinstallaties of op industriële schaal zijn doorvoer, betrouwbare materiaalverwerking en stabiele fractionering van het grootste belang.

Directe zwarte massaproductie versus selectieve fractionering

Afhankelijk van het doel kan het proces worden ontworpen voor een zo efficiënt mogelijke productie van zwarte massa of voor verdere fractionering van metaalfolies, ijzergehalte, omhulsels en actief materiaal.

Welke machines zijn geschikt voor het recyclen van batterijen?

Voor het grof en voorvermalen van harde of broze batterijcomponenten zijn robuuste verwerkingsmachines zoals kaakbrekers of hamermolens geschikt. Een schijfmolen is nuttig voor het snel fijnmalen van gedefinieerde, droge monsterfracties tot analytische fijnheid. Als de nadruk vooral ligt op taaie, vezelachtige of filmbevattende componenten, kan een snijmolen een geschikt alternatief zijn. Voor reproduceerbare laboratoriumresultaten wordt ook representatieve monsterverdeling aanbevolen, bijvoorbeeld met een roterende monsterverdeler.

Kaakbreker JC 100 - Ideaal voor laboratoria, handel en industrie

Kaakbreker

Hoge doorvoer en lage operationele kosten.

Hamermolen – zijaanzicht met bodemzeven – monstervergruizing met hoge doorvoer

Hamermolen

Voor harde, broze en taaie materialen.

schijfvibratiemolen maalbeker

Trillende schijvenmolen

Vermalen van harde en breekbare materialen

Snijmolen

Vermalen tot een deeltjesgrootte van < 20 µm

LITech monsterverdeler

Roterende monsterverdeler

Monsterverdeling en -reductie

Technische vragen over batterijrecycling en zwarte massa

Gebruik LITech AI voor vragen over mechanische verwerking, zwarte massa, scheidingsfasen, gewenste deeltjesgroottes, geschikte machines en typische laboratoriumprocedures bij de recycling van lithium-ionbatterijen.

Veelgestelde vragen over batterijrecycling

Zwarte massa is een fijne fractie die metalen en actieve materialen bevat, afkomstig van de recycling van lithium-ionbatterijen. Afhankelijk van de celchemie bevat het onder andere lithium, nikkel, kobalt, mangaan en grafiet.

Het verkleiningsproces breekt materiaalcomposieten af, vergroot het oppervlak en maakt de scheiding mogelijk van actief materiaal, metaalfolies, kunststoffen en behuizingscomponenten.

Typische processen omvatten veilig lossen, demonteren of voorsorteren, verkleinen, zeven, magnetische scheiding, fractionering en monsterverdeling.

Een kaakbreker is geschikt voor harde en breekbare onderdelen. Een hamermolen wordt vaak gebruikt voor hoogwaardig breken dicht bij het productieproces.

Voor de productie van een fijne fractie of zwarte massa wordt vaak gestreefd naar deeltjesgroottes in het lagere millimeterbereik. De exacte streefgrootte hangt af van de chemische samenstelling van de batterij, het scheidingsconcept en de daaropvolgende verwerking.

Alleen representatieve deelmonsters leveren betrouwbare analytische waarden op. Dit is met name belangrijk omdat batterijmaterialen heterogeen zijn en verschillende fracties bevatten.

Een freesmachine is handig wanneer de nabewerking zich voornamelijk richt op taaie, vezelachtige of filmbevattende componenten zoals kunststoffen of scheidingsmaterialen.

De resulterende zwarte massa of gedefinieerde fijne fractie wordt vervolgens meestal verder verwerkt via hydrometallurgische of pyrometallurgische processen om waardevolle metalen terug te winnen.

Klaus Ebenauer

Ing. Klaus Ebenauer

info@litechgmbh.com
+43 1 99 717 55

    Uw vereisten




    Contact