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Jul 29, 2023

Tres tecnologías dominan el litio

CAMBRIDGE, Inglaterra—A medida que la demanda de baterías de iones de litio continúa aumentando, la necesidad de gestionar su sostenibilidad a lo largo de todo su ciclo de vida, incluido el final de su vida útil, es cada vez más

CAMBRIDGE, Inglaterra—A medida que la demanda de baterías de iones de litio continúa aumentando, la necesidad de gestionar su sostenibilidad a lo largo de todo su ciclo de vida, incluido el final de su vida útil, se vuelve cada vez más importante. Las baterías se pueden reciclar para volver a obtener metales valiosos como cobalto, litio y níquel.

Dependiendo de la técnica de reciclaje empleada, los materiales obtenidos de estos procesos pueden necesitar un mayor refinamiento o procesamiento para permitir su reintroducción en la fabricación de nuevas baterías.

"Los fabricantes de baterías están interesados ​​en obtener materiales producidos a partir del reciclaje para mitigar las fluctuaciones de los precios de los metales y domesticar el suministro de materiales", dice Conrad Nichols, analista de tecnología de IDTechEx. "A medida que el volumen de baterías de iones de litio al final de su vida útil siga creciendo, los recicladores seguirán ampliando sus capacidades de reciclaje mediante la construcción de nuevas plantas para satisfacer la demanda de reciclaje".

Un nuevo informe de IDTechEx analiza las tres tecnologías clave que se utilizan actualmente: reciclaje mecánico, pirometalúrgico e hidrometalúrgico.

El procesamiento mecánico es la técnica más sencilla. Lo emplean muchos actores a nivel mundial y suele ser el paso inicial en el reciclaje de baterías de iones de litio. A menudo, esto comienza con un paso de desmontaje, que se realiza manualmente debido a las diferencias en el diseño del paquete de baterías de los vehículos eléctricos. Sin embargo, requiere una mano de obra calificada.

Después del desmontaje, los pasos típicos incluyen triturar, moler y triturar. Esto descompone los materiales valiosos y los separa de las láminas y las carcasas. Este paso de reciclaje debe realizarse en una atmósfera inerte. A menudo, el tamizado se utiliza para separar fragmentos más grandes de colectores de corriente, carcasas y separadores de materiales de electrodos, que están construidos con polvos muy finos.

"Esto da como resultado la producción de masa negra, que requiere un mayor refinamiento mediante procesamiento hidrometalúrgico o pirometalúrgico para producir sales metálicas aptas para baterías", explica Nichols. “La mayoría de los actores en Europa y América del Norte actualmente solo tienen capacidades de reciclaje mecánico. Por lo tanto, la mayoría de estos recicladores no tienen la capacidad de producir materiales aptos para baterías que estén listos para ser introducidos en la fabricación de baterías nuevas. Esta masa negra normalmente se transporta a recicladores de la región de Asia y el Pacífico que tienen estas capacidades”.

La pirometalurgia se refiere al uso de calor para extraer materiales de baterías. Este proceso generalmente se realiza en un horno de arco eléctrico o de cuba y requiere poco tratamiento previo. Además, este tipo de reciclaje es independiente de la química de la batería. Puede recibir como materia prima diversos flujos de desechos que contienen metales, como baterías de hidruro metálico de níquel, níquel-cadmio y baterías de iones de litio.

"Sin embargo, el proceso requiere altos requisitos de capital y también consume mucha energía y requiere una limpieza de los gases residuales", señala Nichols. “La pirometalurgia produce una aleación mixta de metales, así como una corriente de escoria que contiene litio, manganeso y aluminio. Por lo tanto, esto aún requeriría un procesamiento hidrometalúrgico adicional si todos los metales valiosos volvieran a obtenerse con calidad para batería”.

Se pueden utilizar técnicas hidrometalúrgicas para reciclar masa negra directamente o refinar aleaciones producidas a partir de pirometalurgia para formar sales metálicas aptas para baterías. Estas sales pueden reintroducirse en la fabricación de nuevos precursores de cátodos y, por lo tanto, son de mayor valor que la masa negra producida a partir del reciclaje mecánico. En el reciclaje hidrometalúrgico, se pueden emplear etapas de lixiviación, extracción con disolventes o precipitación para extraer selectivamente metales como níquel y cobalto de la masa negra producida mediante reciclaje mecánico en forma de sales de calidad para baterías.

"Los beneficios clave del reciclaje hidrometalúrgico son que se puede recuperar una mayor cantidad de metales valiosos y consume menos energía que el reciclaje pirometalúrgico", dice Nichols. “Los costes de los reactivos y los elevados volúmenes de consumo de agua también plantean algunas desventajas. Sin embargo, algunos recicladores [afirman] que pueden hacer circular el agua varias veces a través del proceso de reciclaje para maximizar su eficiencia.

"Actualmente, la mayor parte de la capacidad de reciclaje hidrometalúrgico reside en la región de Asia y el Pacífico, incluidos actores clave como SungEel HiTech, Exigo Recycling y ACE Green Recycling", añade Nichols. "Sin embargo, los actores de Europa y Estados Unidos reconocen los beneficios del procesamiento hidrometalúrgico y están en el proceso de ampliar sus capacidades".

Fortum Battery Recycling inició recientemente operaciones comerciales en su planta hidrometalúrgica en Harjavalta, Finlandia. En Norteamérica, Li-Cycle Holding Corp. planea establecer su propia planta hidrometalúrgica a escala comercial.