Рециклинг элементов литий-ионных аккумуляторов — актуальная задача современности, решение которой позволит уменьшить воздействие на окружающую среду.
В институте «Гиредмет», входящем в Химико-технологический кластер Научного дивизиона «Росатома», разработана технология переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов (ЛИА) с получением на первом этапе концентрата лития, кобальта, никеля и марганца, который еще называют «черной массой», далее — солей ценных элементов в результате утилизации «черной массы». Продукты рециклинга в виде соединений ценных элементов могут затем повторно использоваться в промышленности, в том числе при изготовлении новых ЛИА.
По словам научного руководителя лаборатории материалов электрохимических накопителей энергии АО «Гиредмет» Юлии Соколовой, в ходе исследований была решена ключевая задача — обеспечено количественное извлечение ценных составляющих с получением востребованных соединений лития, кобальта и никеля необходимого состава, качества и чистоты, что принципиально важно для промышленного внедрения технологии.
«В сжатые сроки — менее, чем за 2 года мы создали лабораторную установку производительностью 30 кг «черной массы» в сутки. Успешный результат нашей НИОКР подтверждают протоколы испытаний образцов солей лития, никеля, кобальта батарейного качества и концентрата марганца, полученных на установке. Несомненное преимущество технологии в том, что она может быть адаптирована для переработки «черной массы» с широким интервалом концентраций элементов, а также пригодна для масштабирования» — подчеркнула Юлия Соколова.
Эксперты отмечают, что сейчас переработка отработанных ЛИА в России осуществляется лишь в незначительных количествах частными компаниями, комплексная же утилизация «черной массы» в нашей стране пока не реализована. Тем временем, производственные линии комплексной переработки ЛИА уже запущены на десятках крупных предприятий США, Канады, Китая и Европы. Начальник лаборатории технологии получения веществ особой чистоты АО «Гиредмет» Ольга Юрасова уверена, что отечественная технология позволит нам идти в общемировом тренде, поскольку получаемые на установке продукты разделения отвечают самым высоким требованиям.
«Разработана экстракционная технология разделения смеси марганца, никеля и кобальта, которая прошла испытания на лабораторной экстракционной установке. Для реализации процессов получения сульфата никеля и сульфата кобальта использовано три экстракционных каскада. Помимо солей цветных металлов получен концентрат марганца с содержанием Mn не менее 80%», — уточнила Ольга Юрасова.
Взрывной рост использования литий-ионных аккумуляторов в последние годы в ближайшие 5 – 10 лет приведет к огромному количеству отходов этого типа аккумуляторов (относятся ко 2 классу опасности), что требует разработки технологий и создания производственных площадок для их переработки. Ученые «Гиредмета» считают, что при промышленном внедрении разработанной технологии станет возможным создание замкнутого цикла производства и переработки ЛИА. Это в свою очередь позволит сократить добычу и переработку сырья этих металлов и объемы вредных отходов, а значит существенно снизить антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Для справки:
Химико-технологический кластер Научного дивизиона госкорпорации «Росатом» объединяет институты: АО «Гиредмет», АО «НИИграфит» и АО «ВНИИХТ». Создан для инновационного развития научно-технологического потенциала атомной отрасли за счет технического переоснащения и повышения конкурентоспособности продукции, привлечения молодых специалистов, подготовки кадров. Основная идея формирования химико-технологического кластера состоит в том, чтобы на основе научно-обоснованных и технологически реализуемых комплексных решений создать условия для выпуска новых материалов, полимеров, сверхчистых материалов, развития нанотехнологий, в том числе с использованием редких и редкоземельных металлов.
Перед российской промышленностью стоит цель в кратчайшие сроки обеспечить технологический суверенитет и переход на новейшие технологии. Государство и крупные отечественные компании направляют ресурсы на ускоренное развитие отечественной исследовательской, инфраструктурной, научно-технологической базы. Внедрение инноваций и нового высокотехнологичного оборудования позволяет «Росатому» и его предприятиям занимать новые ниши на рынке, повышая конкурентоспособность атомной отрасли и всей российской промышленности в целом.
