Broyeur à boulets pour batteries lithium-ion : une solution de recyclage révolutionnaire

En tant que mondial batterie lithium-ion Alors que les volumes de ferraille atteignent des millions de tonnes – et devraient atteindre 2,8 millions de tonnes d'ici 2025 – la forte consommation énergétique des méthodes pyrométallurgiques traditionnelles (> 1 500 °C) et la forte pollution acide des procédés hydrométallurgiques (produisant 5 à 8 tonnes d'eaux usées acides par tonne de batteries usagées) posent des défis majeurs pour atteindre les objectifs de neutralité carbone. En revanche, le broyeur à boulets pour batteries lithium-ion offre une solution plus durable. Cette technologie mécanochimique permet la reconstruction de matériaux à l'échelle atomique grâce à des réactions en phase solide à température ambiante, réduisant la consommation d'énergie pour la récupération des métaux de 831 TP3T par rapport à la pyrométallurgie et l'utilisation d'agents de lixiviation de 901 TP3T. Cette avancée révolutionne le paysage technique du recyclage des batteries au lithium.

Percées majeures dans le domaine des broyeurs à boulets pour batteries lithium-ion

Mécanisme d'activation mécanochimique

Dissociation sélectiveEn contrôlant le rapport bille/matériau (20:1) et la vitesse de rotation (400 tr/min), le lithium peut être extrait sélectivement (rendement > 99%) du réseau LiNiCoMnO₂. Ce procédé permet ainsi d'enrichir le cobalt, le nickel et le manganèse à l'état solide.

Réaction de réduction in situUne équipe de recherche a utilisé un liquide ionique d'imidazolium glycol comme milieu. Lors du broyage à boulets, le Co⁰ est directement réduit en Co²⁺ soluble par l'oxygène du réseau. Cela élimine le recours aux agents réducteurs traditionnels, tels que NaHSO₃, et réduit à zéro les émissions de gaz toxiques.

Contrôle de la taille des particules et de l'activitéLe broyage à billes assisté par plasma (P-milling) crée un réseau de fissures (10-50 nm) dans le matériau de la cathode. Cela multiplie par 8 la surface spécifique et réduit le temps de lixiviation acide ultérieur de 6 heures à seulement 30 minutes.

Matrice d'innovation des processus

Itinéraire technique	Paramètres clés	Efficacité de récupération (%)	Comparaison des émissions de carbone avec les procédés traditionnels
Co-broyage d'acide organique	Acide acétique 2 mol/L + 2 ml H₂O₂ à 70 °C	Li: 98,39	↓76%
Conversion mécanique du chlorure	Co-broyage PVC + LiCoO₂ (rapport de billes 15:1)	Co: 90↑	Pas d'eaux usées acides
Pyrolyse à basse température - Broyage à boulets	Prétraitement à 400 °C + broyage à sec ultérieur	Rendement total en métal > 95%	↓89%

Études de cas d'applications industrielles

Démonstration d'économie en boucle fermée

Une entreprise a développé une ligne de traitement annuelle de 20 000 tonnes avec le procédé « concassage en direct – activation du broyeur à boulets – séparation par flux d’air ».

• Pureté du métal:La teneur en Li/Co/Ni de la poudre noire atteint 99,82%/99,75%/99,68%, répondant à la norme de recyclage direct GB/T 34015-2017.
• Performance énergétique:Le procédé ne consomme que 78 kWh d'électricité par tonne de batteries usagées (contre 350 kWh pour les procédés humides traditionnels). Cela réduit les émissions de carbone équivalentes à la plantation de 120 000 arbres par an.

Analyse coûts-avantages

Coût d'investissement:Le broyeur à boulets pour système de batteries lithium-ion représente 38% d'investissement total, soit 52% de moins que l'équipement de lixiviation acide.

Coût d'exploitation:Le coût est de 21 000 yuans/tonne (contre 38 000 yuans/tonne pour les procédés humides).

Valeur des sous-produits:Le carbonate de lithium récupéré a une pureté de 99,9%, ce qui donne une prime de 15%.

Extensions technologiques futures

• Intelligent Broyage à boulets Système:La trajectoire de mouvement des supports de broyage peut être contrôlée à l'aide de signaux d'émission acoustique alimentés par l'IA.
• Supercritique assisté par CO₂:Une institution américaine a montré que le broyage à boulets à 7,4 MPa peut augmenter l'efficacité de décomposition de l'électrolyte à 99,97%.
• Couplage microbien-mécanique:Un institut de recherche a développé une souche bactérienne résistante aux acides. Cette souche augmente l'extraction du cobalt de 12% lors de la biolixiviation post-broyage à boulets.

Conclusion

Broyage à boulets Cette technologie, basée sur le principe de « l'activation physique remplaçant la dissolution chimique », transforme le recyclage des batteries au lithium. Elle fait passer le processus d'un « traitement hautement polluant » à une « utilisation à faible consommation d'énergie ». De plus, avec la nouvelle réglementation européenne sur les batteries (dont l'entrée en vigueur est prévue en 2027), le seuil d'efficacité du recyclage passera à 90%. Cette technologie à température ambiante, à faible consommation d'énergie et à zéro émission deviendra ainsi une infrastructure essentielle pour la chaîne industrielle mondiale. Au cours des cinq prochaines années, la pénétration du marché des méthodes mécanochimiques devrait passer de 18% à 54%, avec un TCAC de 29,7%.

Poudre épique

Epic Powder, avec son broyeur à boulets de pointe pour batteries lithium-ion et ses équipements de classification, est idéalement positionnée pour accompagner cette transition technologique. De plus, l'entreprise propose des solutions de broyage et d'activation à haut rendement, adaptées au recyclage des batteries lithium-ion. Ces solutions contribuent à réduire la consommation d'énergie et à minimiser les déchets. De plus, elles améliorent la pureté des matériaux récupérés. Alors que l'industrie du recyclage des batteries lithium évolue vers des pratiques plus écologiques et plus durables, la technologie innovante de broyage à boulets d'Epic Powder jouera un rôle essentiel dans le développement de ces processus à l'échelle mondiale.