Moinho de bolas para baterias de íons de lítio: uma solução revolucionária de reciclagem

Como global bateria de íons de lítio Os volumes de sucata atingem milhões de toneladas — com projeção de atingir 2,8 milhões de toneladas até 2025 — o alto consumo de energia dos métodos pirometalúrgicos tradicionais (> 1500 °C) e a severa poluição ácida dos processos hidrometalúrgicos (produzindo de 5 a 8 toneladas de águas residuais ácidas por tonelada de baterias usadas) representam desafios significativos para o cumprimento das metas de neutralidade de carbono. Em contrapartida, o moinho de bolas para baterias de íons de lítio oferece uma solução mais sustentável. Essa tecnologia mecanoquímica permite a reconstrução de materiais em nível atômico por meio de reações em fase sólida à temperatura ambiente, reduzindo o consumo de energia para recuperação de metais em 83% em comparação à pirometalurgia e o uso de agentes de lixiviação em 90%. Esse avanço está remodelando o cenário técnico da reciclagem de baterias de lítio.

Principais avanços em moinho de bolas para baterias de íons de lítio

Mecanismo de Ativação Mecanoquímica

Dissociação Seletiva: Controlando a proporção esfera-material (20:1) e a velocidade de rotação (400 rpm), o lítio pode ser extraído seletivamente (eficiência >99%) da rede LiNiCoMnO₂. Como resultado, esse processo enriquece cobalto, níquel e manganês no estado sólido.

Reação de redução in situ: Uma equipe de pesquisa utilizou o líquido iônico de glicol imidazólio como meio. Durante a moagem de esferas, o Co⁰ é diretamente reduzido a Co²⁺ solúvel pelo oxigênio da rede. Isso elimina a necessidade de agentes redutores tradicionais, como NaHSO₃, e reduz a zero as emissões de gases tóxicos.

Controle de atividade do tamanho das partículas: A moagem de esferas assistida por plasma (moagem P) cria uma rede de trincas (10-50 nm) no material catódico. Isso aumenta a área superficial específica em 8 vezes e reduz o tempo de lixiviação ácida subsequente de 6 horas para apenas 30 minutos.

Matriz de Inovação de Processos

Rota Técnica	Parâmetros-chave	Eficiência de Recuperação (%)	Comparação de emissões de carbono com processos tradicionais
Co-moagem de ácidos orgânicos	Ácido acético 2 mol/L + 2 ml de H₂O₂ a 70°C	Li: 98,39	↓76%
Conversão Mecânica de Cloreto	Co-moagem de PVC + LiCoO₂ (proporção de esferas 15:1)	Co: 90↑	Sem águas residuais ácidas
Moagem de bolas de pirólise de baixa temperatura	Pré-tratamento a 400°C + Moagem a seco subsequente	Rendimento total de metal >95%	↓89%

Estudos de caso de aplicação industrial

Demonstração de Economia de Circuito Fechado

Uma empresa desenvolveu uma linha de processamento anual de 20.000 toneladas com o processo de “britagem viva – ativação do moinho de bolas – separação por fluxo de ar”.

• Pureza do Metal: O teor de Li/Co/Ni no pó preto atinge 99.82%/99.75%/99.68%, atendendo ao padrão de reciclagem direta GB/T 34015-2017.
• Desempenho energético: O processo consome apenas 78 kWh de eletricidade por tonelada de baterias usadas (em comparação com 350 kWh dos processos tradicionais por via úmida). Isso reduz as emissões de carbono equivalentes ao plantio de 120.000 árvores por ano.

Análise de Custo-Benefício

Custo de Investimento: O moinho de bolas para sistema de baterias de íons de lítio é responsável por 38% do investimento total, o que é 52% menor do que o equipamento de lixiviação ácida.

Custo operacional: O custo é de 21.000 yuans/tonelada (comparado a 38.000 yuans/tonelada para processos úmidos).

Valor do subproduto: O carbonato de lítio recuperado tem uma pureza de 99,9%, produzindo um prêmio de 15%.

Extensões de Tecnologia Futura

• Inteligente Moagem de bolas Sistema:A trajetória de movimento do meio de moagem pode ser controlada usando sinais de emissão acústica alimentados por IA.
• CO₂ supercrítico assistido:Uma instituição dos EUA mostrou que a moagem de bolas a 7,4 MPa pode aumentar a eficiência de decomposição de eletrólitos para 99,97%.
• Acoplamento Microbiano-Mecânico: Um instituto de pesquisa desenvolveu uma cepa bacteriana resistente a ácidos. Essa cepa aumenta a extração de cobalto em 12% durante a etapa de biolixiviação pós-moagem de bolas.

Conclusão

Moagem de bolas A tecnologia, baseada no princípio de "ativação física substituindo a dissolução química", está transformando a reciclagem de baterias de lítio. Ela transfere o processo de "tratamento de alta poluição" para "utilização com economia de átomos". Além disso, com a nova regulamentação da UE para baterias (a ser totalmente implementada em 2027), o limite de eficiência de reciclagem aumentará para 90%. Como resultado, essa tecnologia de baixa energia, com temperatura ambiente e emissão zero se tornará uma infraestrutura essencial para a cadeia industrial global. Nos próximos cinco anos, espera-se que os métodos mecanoquímicos aumentem sua penetração de mercado de 18% para 54%, com um CAGR de 29,7%.

Pó épico

A Epic Powder, com seu moinho de bolas de última geração para baterias de íons de lítio e equipamentos de classificação, está bem posicionada para apoiar essa mudança tecnológica. Além disso, a empresa oferece soluções de moagem e ativação de alta eficiência, personalizadas para a reciclagem de baterias de íons de lítio. Essas soluções ajudam a reduzir o consumo de energia e minimizar o desperdício, além de aumentar a pureza dos materiais recuperados. À medida que a indústria de reciclagem de baterias de lítio avança em direção a práticas mais sustentáveis e ecológicas, a inovadora tecnologia de moagem de bolas da Epic Powder desempenhará um papel fundamental no avanço desses processos globalmente.