廃棄されたリチウム電池には、経済的価値の高い再生不可能な重金属資源が大量に含まれています。リチウム電池の正極材料はコバルト酸リチウム粉末です。負極材料は 電極 材料はグラファイト粉末です。どちらの電極にも、コバルト、ニッケル、マンガン、銅、アルミニウムなどの金属が大量に含まれています。
廃棄または不適格となったリチウム電池の効果的なリサイクルと処理は、環境負荷を軽減するだけでなく、コバルト、ニッケル、マンガンといった貴重な重金属の浪費を防ぐことにもつながります。そのため、世界中の国々は、資源の制約と環境ガバナンスの必要性から、廃棄リチウム電池のリサイクルを非常に重視しています。
1. 乾式リサイクルと湿式リサイクル
廃棄リチウム電池のリサイクル・処理プロセスでは、乾式リサイクルと湿式リサイクルという2つの主要な技術が利用されています。湿式リサイクル技術は、処理ルートが長く、多額の投資と多数の設備を必要とします。アルミニウム金属のリサイクルは不可能であり、リチウム電池に含まれるPVDFも処理できません。
一方、乾式リサイクル技術は、主に高温（約800℃）乾式プロセスと低温（約400℃）乾式プロセスに分けられます。乾式リサイクル技術は、プロセスルートが短く、必要な設備も少ないという特徴があります。PVDFを効果的に処理できますが、エネルギー消費量が多く、かなりの熱を必要とします。乾式処理プロセスでは、酸性ガスHF（またはその他のハロゲン化水素ガス）と有機分解排ガスが必然的に発生します。環境への重大な影響を回避するために、これらは別途処理する必要があり、環境保護施設への多額の投資が必要となります。
リチウム電池のリサイクル・処理設備は、通常、分解ライン（再利用用）＋粉砕・破砕・空気分離ライン＋抽出（再抽出）生産ラインで構成されます。粉砕・破砕・空気分離ラインは、リチウム電池のリサイクル・処理設備全体の中核を成します。
しかし、多くのメーカーは依然として特定のプロセスを採用しています。このプロセスは、破砕＋二次破砕、粉砕＋空気分離（外部高温・中温炉）で構成されています。このプロセスでは、使用済みリチウム電池の可燃性・爆発性の問題を発生源で解決できず、処理コストは1トンあたり3,000元近くに達します。
当社は海外の先進技術を導入し、技術改革を実施しました。自社製の高温熱分解炉の供給機構は、可変周波数速度制御設計を採用しています。これにより高温真空ベルトが実現し、シュレッダーに伴う火災や爆発のリスクを効果的に解決します。
この革新により、設備の製造コストと運用コストが大幅に削減されます。さらに、この独自のリチウム電池リサイクル・処理装置の生産ラインは、窒素などの酸素遮断ガスを必要としません。これにより、生産コストと運用コストがさらに削減されます。
2. 廃棄リチウム電池リサイクル処理システム
このシステムは、廃リチウム電池のリサイクル・処理装置と廃ガス処理装置から構成されています。廃リチウム電池のリサイクル・処理装置は、リチウム電池リサイクル前処理破砕装置、熱分解装置、および後処理装置（二次破砕装置、粉砕装置、空気分離装置を含む）が順次接続されて構成されています。
熱分解装置は、熱分解炉、可変周波数風量制御装置、生産前処理装置、乾式回転窯統合装置、および後処理装置を含み、これらはすべて順番に接続されています。
乾式ロータリーキルンの排気口は、前処理破砕装置の排出口と生産環境保護装置に立体的に接続されています。熱分解炉の分解排ガス排出口は環境保護装置に接続されています。廃リチウム電池の乾式リサイクルにおける高エネルギー消費の問題に対処するため、設備一式には熱分解炉の外側に設置された外部熱交換器も含まれています。
外部熱交換器の空気入口は環境保護装置の高温排ガス排出口に接続され、熱分解炉の分解排ガス出口と乾式ロータリーキルン間の接続管には断熱スリーブが設けられ、分岐管の1本は外部熱交換器の空気入口に接続され、高温排ガス排出口には流量調整装置が設置されている。
乾式ロータリーキルンから発生した廃ガスは、環境保護装置の高温排ガス排出口から熱分解装置の外部熱交換器に入り、熱分解炉の熱源として機能します。
3. 流量調整装置の目的
高温排ガス排出口の流量調整装置は、分岐管に流入する高温排ガスの量を制御するために設計されています。この装置を通して空気量を調整することで、外部熱交換器の空気入口に流入する排ガスの温度を400℃～1000℃の範囲に維持することができます。
理想的には、この温度は500℃から650℃の間で制御する必要があります。これにより真空ゾーンが形成され、シュレッダーと熱分解炉が酸素のない環境で稼働することが保証され、リチウム電池のリサイクルにおける火災と爆発の防止に効果的に対処できます。
廃リチウム電池は破砕された後、熱分解炉に投入され、電池内部の有機物が熱分解されます。この過程で、廃リチウム電池に含まれるバインダーであるPVDF、六フッ化リン酸リチウム、および有機溶剤が熱分解し、分解廃ガスが発生します。この分解廃ガスは燃焼され、二酸化炭素、水、フッ化水素などのガスが発生します。
排ガス処理装置内のナノサイズの酸化カルシウムは、運転温度下で非常に活性が高く、HFと急速に反応してフッ化カルシウムを形成し、HFの大気放出を防ぎます。同様に、残留するハロゲン化水素ガスはカルシウムと反応してハロゲン化カルシウムを形成します。二酸化炭素と水はセメント製造環境保護装置によって処理され、排出基準を満たします。
