Efterfrågan på litiumjonbatterier (LiB) har ökat genom åren i takt med att kortlivade elektriska apparater och elfordon har blivit alltmer populära. Det är av stort intresse att återvinna dessa batterier när de har blivit uttjänta, men återvinningskapaciteten för LiB är väldigt undermåttlig. Dessutom är de nuvarande återvinningsmetoderna som finns tillgängliga inte särskilt miljövänliga. Denna rapport undersöker en miljövänlig potentiell återvinningsprocess för litiumjonbatterier föreslagen av Dr. Kai Zhang och Dr. Xiong Xiao. Processen är en kontinuerlig, sluten, hydrometallurgisk process som använder ultraljudsassisterad lakning med organiska syror, tillsammans med en ny värmeväxlingsmetod för att förbättra processens energieffektivitet. Syftet med projektet är att ge en bakgrund till återvinning av litiumjonbatterier, samt att utvärdera den nuvarande marknaden för återvinning av litiumjonbatterier för att identifiera behovet av nya återvinningsprocesser. Vidare var syftet också att undersöka möjligheten att omvandla lågtempererad spillvärme som genereras från processen till energi med en reaktiv vätska. Den reaktiva vätskan bestod av N2O4 somdeltog i reversibla reaktioner. Ekonomin för processen utvärderades genom att uppskatta energiförbrukningen och förbrukningen av kemikalier samt svart massa. Återvinning av lågtempererad spillvärme uppnåddes med den reaktiva vätskan som presterade bättre än när den jämfördes med en identisk men icke-reaktiv vätska. Dock identifierades flera områden som behöver förbättras för ytterligare optimering. Det konstaterades att processen inte skulle vara lönsam om försäljning av återvunna metaller var den enda intäktskällan. En återvinningsavgift föreslogs för att göra vinst. Det finns flera osäkerheter kring processens genomförbarhet och ytterligare forskning och experimentell testning krävs. / The demand for lithium-ion batteries (LiB) have increased over the years, as short-lived electric devices and electric vehicles are becoming more popular. It is of great interest to recycle these batteries when they have reached their end of life, however the recycling capacity of LiB is seriously lacking. Also, the current recycling methods available are not particularly environmentally friendly. This report examines a potential environmentally friendly lithium-ion battery recycling process proposed by Dr. Kai Zhang and Dr. Xiong Xiao. The process is a continuous closed-loop hydrometallurgical process that utilizes ultrasonic assisted leaching with organic acids, along with a novel heat exchange method to improve the energy efficiency of the process. The aim of the project is to give a background to lithium-ion battery recycling, along with evaluating the current lithium-ion battery recycling market, to identify the need of new lithium-ion battery recycling processes. Furthermore, the aim was also to investigate the possibility in converting low-temperature waste heat generated from the process into power by utilizing a reactive fluid. The reactive fluid consisted of N2O4 involved in reversible reactions. The power consumption and consumption of chemicals and black mass of the process was estimated, and from this the economics of the process was evaluated. Low-temperature waste heat recovery was achieved with the reactive fluid, which performed better than when compared to an identical but frozen fluid. However, several areas in need of improvement were identified for further optimization. The process was concluded to not be profitable if only sales from recycled metals were to be the sole source of revenue. Charging a recycling fee was proposed to make profit. There are several uncertainties concerning the feasibility of the process and further research and experimental testing is required.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-347723 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Strimbold, Leo, Tewelde, Hermela, Fröblom, Lovisa |
| Publisher | KTH, Kemiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2024:176 |
Page generated in 0.0021 seconds