От черной массы батарей до LiOH·H₂O батарейного качества: как биполярный мембранный электродиализ обеспечивает устойчивую переработку лития.

Поскольку глобальный спрос на литий-ионные батареи продолжает расти, эффективное извлечение лития из отработанных батарей стало важнейшей задачей для отрасли переработки батарей. Традиционные методы извлечения лития часто включают в себя высокое потребление химических реагентов, многоступенчатую обработку и образование больших объемов твердых отходов.

Для решения этих проблем компания Hangzhou Lanran Technology разработала решения на основе биполярного мембранного электродиализа (BPED), которые позволяют напрямую преобразовывать растворы солей лития, полученные из отработанной батарейной массы, в высокоценный гидроксид лития, поддерживая более устойчивую и замкнутую цепочку поставок батарей.

Что такое батарейная масса?

Батарейная масса — это ценный порошок, получаемый после разборки и предварительной обработки отработанных литий-ионных батарей. Обычно она содержит литий, никель, кобальт, марганец, графит и другие материалы батарей.

В результате гидрометаллургической обработки литий, содержащийся в черной массе, выщелачивается в раствор и обычно извлекается в виде сульфата лития (Li₂SO₄). Следующая задача — преобразование этой соли лития в моногидрат гидроксида лития (LiOH·H₂O) аккумуляторного качества, ключевое сырье для производства катодов с высоким содержанием никеля.

Как биполярный мембранный электродиализ преобразует сульфат лития в гидроксид лития

Биполярный мембранный электродиализ — это технология разделения и преобразования, управляемая электрическим током, которая сочетает в себе биполярные мембраны, катионообменные мембраны и электрическое поле.

Внутри биполярной мембраны молекулы воды диссоциируют на ионы водорода (H⁺) и гидроксид-ионы (OH⁻).

Во время работы:

Ионы лития (Li⁺) мигрируют через катионообменные мембраны в базовый отсек.

Гидроксид-ионы (OH⁻), образующиеся в биполярной мембране, соединяются с ионами лития, образуя гидроксид лития (LiOH).

Ионы сульфата мигрируют в сторону кислотного отсека и соединяются с ионами водорода (H⁺), образуя серную кислоту (H₂SO₄).

Общую реакцию можно выразить следующим образом:

Li₂SO₄ + 2H₂O → 2LiOH + H₂SO₄

В результате сульфат лития, выделенный из черной массы батарей, может быть непосредственно преобразован в раствор гидроксида лития, одновременно генерируя пригодную для повторного использования серную кислоту.

После концентрирования и кристаллизации может быть получен моногидрат гидроксида лития батарейного качества (LiOH·H₂O).

Преимущества BPED для переработки литиевых батарей

Снижение потребления химикатов

В отличие от традиционных процессов каустизации, требующих гидроксида натрия или извести, BPED использует электричество в качестве основной движущей силы. Это значительно снижает потребление химикатов и эксплуатационные расходы.

Отсутствие образования гипсовых отходов

Традиционные методы производства гидроксида лития часто приводят к образованию большого количества гипсовых побочных продуктов. BPED устраняет эту проблему, помогая переработчикам сократить требования к обработке отходов и уменьшить воздействие на окружающую среду.

Одновременное производство кислоты и щелочи

Технология производит гидроксид лития и серную кислоту одновременно. Полученную кислоту часто можно повторно использовать в процессе переработки, повышая общую эффективность использования ресурсов.

Более эффективное использование ресурсов

BPED обеспечивает эффективное преобразование солей лития в ценные материалы для батарей, поддерживая замкнутый цикл переработки и восстановления ресурсов.

Снижение углеродного следа

Будучи процессом, работающим на электричестве, BPED может быть интегрирован с возобновляемыми источниками энергии, предоставляя более низкоуглеродную альтернативу традиционным технологиям химической переработки.

Опыт компании Lanran в области переработки литиевых ресурсов

Благодаря обширному опыту в области ионообменных мембран, биполярных мембранных технологий и промышленных систем электродиализа, компания Lanran успешно реализовала множество проектов по переработке литиевых ресурсов для аккумуляторной промышленности.

Репрезентативным примером является завод по производству LiOH·H₂O аккумуляторного качества мощностью 12 500 т/год в провинции Цзянси, Китай, который работает в коммерческом режиме с 2021 года. Используя технологию BPED компании Lanran, предприятие преобразует сульфат лития (Li₂SO₄) в высокочистый гидроксид лития и серную кислоту со стабильными показателями промышленного производства.

Решения Lanran в области переработки и утилизации отходов поддерживают:

Преобразование сульфата лития в гидроксид лития

Извлечение и очистку лития

Переработку фильтратов от сжигания батарей

Извлечение ресурсов из сточных вод производства батарей

Преобразование сульфата натрия в ценные химические вещества

Опираясь на многочисленные промышленные проекты и многолетний успешный опыт работы, Lanran продолжает помогать клиентам развивать переработку лития, извлечение ресурсов и устойчивое развитие.inable battery material production.