Molino de bolas para baterías de iones de litio: una solución de reciclaje revolucionaria

Como global batería de iones de litio Los volúmenes de chatarra alcanzan millones de toneladas, y se proyecta que alcancen los 2,8 millones de toneladas para 2025. El alto consumo energético de los métodos pirometalúrgicos tradicionales (>1500 °C) y la grave contaminación ácida de los procesos hidrometalúrgicos (que producen de 5 a 8 toneladas de aguas residuales ácidas por tonelada de baterías usadas) plantean desafíos significativos para alcanzar los objetivos de neutralidad de carbono. En contraste, el molino de bolas para baterías de iones de litio ofrece una solución más sostenible. Esta tecnología mecanoquímica permite la reconstrucción de material a nivel atómico mediante reacciones en fase sólida a temperatura ambiente, lo que reduce el consumo de energía para la recuperación de metal en 83% en comparación con la pirometalurgia y el uso de agentes de lixiviación en 90%. Este avance está transformando el panorama técnico del reciclaje de baterías de litio.

Avances clave en el molino de bolas para baterías de iones de litio

Mecanismo de activación mecanoquímica

Disociación selectivaAl controlar la relación bola-material (20:1) y la velocidad de rotación (400 rpm), se puede extraer litio selectivamente (eficiencia >99%) de la red LiNiCoMnO₂. Como resultado, este proceso enriquece el cobalto, el níquel y el manganeso en estado sólido.

Reacción de reducción in situUn equipo de investigación utilizó líquido iónico de imidazolio glicol como medio. Durante la molienda de bolas, el Co⁰ se reduce directamente a Co²⁺ soluble mediante oxígeno reticular. Esto elimina la necesidad de agentes reductores tradicionales, como NaHSO₃, y reduce a cero las emisiones de gases tóxicos.

Control de actividad y tamaño de partículasLa molienda de bolas asistida por plasma (molido P) crea una red de grietas (10-50 nm) en el material del cátodo. Esto multiplica por ocho la superficie específica y reduce el tiempo de lixiviación ácida posterior de 6 horas a tan solo 30 minutos.

Matriz de innovación de procesos

Ruta Técnica	Parámetros clave	Eficiencia de recuperación (%)	Comparación de emisiones de carbono con procesos tradicionales
Co-molienda de ácidos orgánicos	2 mol/L de ácido acético + 2 ml de H₂O₂ a 70 °C	Li: 98.39	↓76%
Conversión mecánica de cloruro	Co-molienda de PVC + LiCoO₂ (relación de bolas 15:1)	Co: 90↑	Sin aguas residuales ácidas
Pirólisis a baja temperatura: molienda de bolas	Pretratamiento a 400 °C + Molienda en seco posterior	Rendimiento total de metal >95%	↓89%

Estudios de casos de aplicaciones industriales

Demostración de economía de circuito cerrado

Una empresa ha desarrollado una línea de procesamiento anual de 20.000 toneladas con el proceso de “trituración en vivo – activación del molino de bolas – separación por flujo de aire”.

• Pureza del metal:El contenido de Li/Co/Ni en la pólvora negra alcanza 99,82%/99,75%/99,68%, cumpliendo con el estándar de reciclaje directo de GB/T 34015-2017.
• Rendimiento energéticoEl proceso consume solo 78 kWh de electricidad por tonelada de baterías usadas (en comparación con los 350 kWh de los procesos húmedos tradicionales). Esto reduce las emisiones de carbono equivalentes a plantar 120.000 árboles al año.

Análisis costo-beneficio

Costo de inversión:El sistema de molino de bolas para baterías de iones de litio representa 38% de la inversión total, lo que es 52% menos que el equipo de lixiviación ácida.

Costo de operación:El costo es de 21.000 yuanes/tonelada (en comparación con los 38.000 yuanes/tonelada de los procesos húmedos).

Valor del subproducto:El carbonato de litio recuperado tiene una pureza de 99,91 TP3T, lo que produce una prima de 151 TP3T.

Extensiones de tecnología futura

• Inteligente Molienda de bolas Sistema:La trayectoria de movimiento de los medios de molienda se puede controlar mediante señales de emisión acústica impulsadas por IA.
• CO₂ supercrítico asistido:Una institución estadounidense ha demostrado que la molienda de bolas a 7,4 MPa puede aumentar la eficiencia de descomposición del electrolito a 99,97%.
• Acoplamiento microbiano-mecánicoUn instituto de investigación ha desarrollado una cepa bacteriana resistente a los ácidos. Esta cepa aumenta la extracción de cobalto en 12% durante la etapa de biolixiviación posterior a la molienda de bolas.

Conclusión

Molienda de bolas La tecnología, basada en el principio de “activación física en lugar de disolución química”, está transformando el reciclaje de baterías de litio. Transforma el proceso de un tratamiento altamente contaminante a un aprovechamiento de la energía atómica. Además, con la nueva normativa sobre baterías de la UE (cuya plena aplicación está prevista para 2027), el umbral de eficiencia de reciclaje aumentará a 90%. Como resultado, esta tecnología de temperatura ambiente, bajo consumo energético y cero emisiones se convertirá en una infraestructura esencial para la cadena industrial global. Se prevé que, en los próximos cinco años, la penetración de los métodos mecanoquímicos aumente de 18% a 54%, con una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) de 29,7%.

Polvo épico

Epic Powder, con su molino de bolas de vanguardia para baterías de iones de litio y equipos de clasificación, está bien posicionada para impulsar este cambio tecnológico. Además, la empresa ofrece soluciones de molienda y activación de alta eficiencia diseñadas para el reciclaje de baterías de iones de litio. Estas soluciones ayudan a reducir el consumo de energía y a minimizar los residuos. Además, mejoran la pureza de los materiales recuperados. A medida que la industria del reciclaje de baterías de litio avanza hacia prácticas más ecológicas y sostenibles, la innovadora tecnología de molienda de bolas de Epic Powder desempeñará un papel fundamental en el avance de estos procesos a nivel mundial.