Mini-ats102.ru

ООО “Мультилайн”
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Китай делает бизнес на переработке Li-Ion, а почему другие нет

Китай делает бизнес на переработке Li-Ion, а почему другие нет?

Вторичная переработка литий-ионных аккумуляторов (Li-Ion, Li-Pol, 18650 и других «АКБ») — это сложный бизнес с извлечением ценных материалов из старых отработанных элементов питания разных электрохимических систем. Лучше всех научился извлекать выгоду из утилизации Китай [исследование].

От утилизации Li-Ion-аккумуляторов одни проблемы и очень мало выгоды, но без их переработки скоро нельзя будет обойтись.

Истощение запасов металлов (кобальта, лития, меди — подробнее) за последние десять лет вынуждает производителей действовать превентивно, не дожидаясь дефицита и роста цен. В Китае просчитали экономические риски намного раньше, чем в других странах. В правительстве Поднебесной все эти годы создавались условия для бизнеса в переработке.

Далее вы узнаете, что из материалов поддаётся переработке, какие ценности извлекают китайцы из старых аккумуляторных батарей, и что вообще творится в отрасли утилизации на примере экономики КНР.

Китай преуспел в переработке литий-ионных батарей так, что ради бизнеса готов платить за старые Li-Ion батареи

Решена проблема утилизации литий-ионных аккумуляторов

У нас тут финская компания Fortum — очень важный игрок на рынке зарядки электромобилей. Их быстрые и медленные зарядки стоят повсюду.

Быстрая зарядка Фортум

Быстрая зарядка Фортум

Некоторое время назад финны из Fortum Recycling & Waste решили вложиться в переработку батарей. И вот сейчас компания получила патент на новый гидрометаллургический процесс, который позволяет извлекать из аккумуляторов наиболее ценные металлы.

Гидрометаллургия

Процесс, запатентованный Fortum, оптимизирован для промышленных аккумуляторов, то есть для электромобилей и «power banks». Fortum ожидает что до 80% литий-ионных аккумуляторов на рынке через десять лет будут автомобильные.

Напомню, гидрометаллургия включает выщелачивание ценных элементов из твердого материала и их последующее осаждение путем модификации химического состава фазы растворителя.

Сам процесс состоит из трех этапов. Сначала аккумулятор полностью разряжается, затем разбирается на более мелкие компоненты. Элементы корпуса (металл и пластик) перерабатываются обычным способом.

Сначала ячейки извлекаются из корпуса батареи

Сначала ячейки извлекаются из корпуса батареи

Сами ячейки измельчаются на мелкие кусочки специальной машиной, разработанной Fortum и оптимизированной для использования с батареями, так что они готовы к третьему и заключительному этапу обработки так называемой «черной массы». Чтобы извлечь отдельные металлы и минералы отдельно друг от друга, чёрную массу пропускают через запатентованный гидрометаллургический процесс, который позволяет извлекать кобальт, никель, марганец и литий. Полученные элементы затем продаются производителям аккумуляторов.

Особенность и «секрет» всего процесса как раз и заключается в этом третьем этапе. Поскольку этот процесс является гидрометаллургическим и не основан на традиционном переплаве металлов, он не требует очень высоких температур и, следовательно, менее интенсивен по CO2. Гидрометаллургия позволяет извлечь также графит и литий, которые обычно теряются в термически-металлургическом процессах.

Читайте так же:
Использование стандартных функций в excel

Сложности

Сегодня очень сложно найти надежные и точные цифры по переработке литий-ионных аккумуляторов. В нескольких статьях и исследовательских статьях упоминается, что глобальный уровень утилизации составляет от 2 до 7%. Однако это оспаривается другими источниками, которые вместо этого заявляют, что около 50% батарей сегодня перерабатываются — в основном в Азии. Эта цифра, кстати, вызывает большое сомнение. В большинстве стран проблема просто экспортируется, потому что сегодня возможности вторичной переработки очень ограничены и технологий готовых нет.

Гидрометаллургические процессы очень интересны, но у них есть две проблемы:

— часто требуется сортировка аккумуляторных отходов по однородным фракциям. Это дорогой процесс, и стоимость переработки получается выше, чем прибыль от неё;

— в результате гидрометаллургических процессов образуются химические отходы, от которых необходимо избавляться.

Процесс не дешёвый, и часто производителям аккумуляторов дешевле купить новые материалы. Но у перерабатывающих компаний есть два источника доходов: утилизация батарей как таковая плюс продажа материалов.

Фортум утверждает, что в идеале может переработать 95% активных металлов из черной массы батареи. Сейчас в общей сложности они перерабатывают около 80% от всех материалов в батарее, включая пластик и металл из корпуса, и продолжают искать способы улучшения.

Сложный продукт для вторичной переработки

Литий-ионные батареи представляют собой сложные изделия как для проектирования, так и для производства, поскольку они должны быть безопасными в использовании и иметь длительный жизненный цикл. Поэтому их также сложно переработать. Разборка батареи может вызвать поражение электрическим током, а сами ячейки содержат токсичные материалы. В то же время существует большой спрос на эти материалы, но процесс должен быть эффективным и с минимальными отходами. Поэтому для утилизации и переработки литий-ионных батарей требуются высокие стандарты безопасности. Было довольно много случаев возгорания небольших литий-ионных ячеек, потому что они не так прочны, как ячейки большего размера. Большие ячейки в основном опасны высоким напряжением и токсичными материалами.

Кроме того, играет роль и тот факт, что выбросы CO2 от производства электромобилей стали важным фактором конкуренции — и здесь вторичная переработка является важным методом уменьшения выбросов. Следовательно, потенциальная технология рециркуляции должна быть не только безопасной и эффективной — она ​​также должна иметь как можно более низкий эффект CO₂. Это также одна из причин, почему азиатские страны опережают Европу в переработке литий-ионных аккумуляторов: поскольку к процессу переработки предъявляется меньше требований, он требует меньших вложений и, следовательно, его быстрее начать. При этом азиатский рынок электромобилей еще и более зрелый, чем европейский.

Пока проблема переработки не стоит остро. Новые автомобильные аккумуляторы довольно долговечны (10-15 лет), и, вероятно, пройдет много времени, прежде чем возникнет серьезная проблема с их переработкой. Кроме того, аккумуляторы могут быть повторно использованы в различных накопителях энергии ещё в течении 10 лет после конца их службы в электромобилях.

Читайте так же:
Можно ли восстановить удаленные фотографии вконтакте

↑ Основные характеристики литиевых аккумуляторов


Рис. 1. При температуре +20°C


Рис. 2. При разных температурах эксплуатации

Из графиков становится понятно, что рабочее напряжение при разряде 0,2С и температуре +20°C составляет 3,7 V … 4,2 V. Безусловно, батареи можно соединить последовательно и получить нужное нам напряжение.
На мой взгляд очень удобный диапазон напряжений, который подходит под многие конструкции, где используется 4,5V — они прекрасно работают. Да и соединив их 2 шт. получим 8,4 V, а это почти 9 V. Я их ставлю во все конструкции, где идёт батарейное питание и уже забыл, когда последний раз покупал батарейки.

Есть у литиевых аккумуляторов нюанс: их нельзя заряжать выше 4,2 V и разряжать ниже 2,5 V. Если разрядить ниже 2,5 V, восстановить не всегда удается, а выкидывать жалко. Значит, нужна защита от сверхразряда. Во многих батареях она уже встроена в виде мелкой платы, и её просто не видно в корпусе.

Каков срок консервации литий-ионных аккумуляторных батарей

Срок консервации литий-ионных аккумуляторных батарей

При правильном хранении, литий-ионный тип АКБ может прослужить много лет (max — около пяти).

При частой подзарядке данного типа батарей значительно теряется емкость типоразмера. Так же бывает и у АКБ с низким качеством работы самого изделия.

При достаточно малом напряжении на контактах аккумуляторной батаре тоже можно вывести элемент питания из рабочего строя. Чтобы такого не произошло, необходимо ознакомиться с правилами безупречной консервации изделий данного вида.

Приложения и программы в помощь

В предыдущем разделе рассмотрели ручные способны калибровки аккумулятора телефона айфон или самсунг на android. Пришло время обратиться к магазинам App Store и Google Play. На просторах виртуального магазина можно найти множество приложений для правильного оживления литий ионный батарей.

Последовательность и логика действий будет такая же, как и при ручном разгоне батареи на смартфоне, с тем отличием, что уберутся некоторое шаги. Например, некоторые приложения сами умеют разряжать АКБ в ноль, запуская нагрузку на основной и видеопроцессоры, что приводит к полному расходу запасенной энергии через 30-40 минут.

Для Android

Для андроид есть программа для калибровки батареи под названием Battery Callibration. Удобное и не сложное для использования.

Как правильно откалибровать батарею на андроиде и iOs устройстве

Также, можно использовать штатные возможности операционки от Google. Для этого переводим устройство в «Recovery Mode» и заходим в раздел «Advanced», где и очищаем записи о настройках батарейки. Видео-инструкцию приложу.

Для iPhone

Можно скачать приложение «Battery Life», но его можно использовать только для сбора статистики, для калибровки батареи айфон, лучше использовать ручной метод.

Читайте так же:
Можно ли ездить на машине умершего человека

Переделка питания девайсов на аккумуляторы Li-Ion 18650

DIY

Много различных девайсов питаются от батареек. Почему бы не перевести их на питание от литий-ионных аккумуляторов? Они, конечно, тоже не вечные, но через некоторое время использования окупятся точно. Самый популярный размер таких аккумуляторов — 18650. Их и будем использовать.

Почему 18650

Аккумуляторы 18650 так называются, потому что их цилиндрический корпус имеет диаметр 16 мм и высоту 85 мм. У аккумуляторов с защитой высота чуть больше. Это нужно учитывать при покупке контейнеров для их установки, либо покупать аккумуляторы с уже припаянными контактными выводами.

Аккумуляторы 18650 выдают напряжение 3,7 В, заряжаются при напряжении 4,2 В. Ёмкость бывает разная. В своих проектах использую вот такие:

Дополнительные железки

Кроме самих аккумуляторов понадобится ещё плата зарядки, она же, в случае с двумя и более батареями, BMC — плата балансировки. И, в зависимости от выбранного количества батарей и напряжения нагрузки, может понадобиться повышающий или понижающий преобразователь.

Варианты сборки

Один аккумулятор

Если нагрузке достаточно напряжения 3,7 В, то схема будет состоять всего из двух основных элементов и одного дополнительного:

Дальше всё до безобразия просто. Выводы контейнера припаиваются к соответствующим площадкам платы, К соседним площадкам припаиваются контакты нагрузки, само собой, через выключатель, и аккумулятор вставляется в контейнер.

Плату зарядки имеет смысл брать сразу с разъёмом Micro-USB или Type-C, чтобы не городить разъём отдельно и мучаться выбором блока питания.

Не перепутайте полярность! Если это сделать, то плата зарядки прикажет долго жить. Проверено лично. Случайно вышло…

Таким макаром перевёл на Li-Ion гирлянду и собирался перевести большой фонарь ЭРА, но решил, что ёмкости будет маловато и буду делать из двух аккумов и повышающего преобразователя, чтобы светило поярче.

В схеме был ещё повышающий преобразователь, потому что в оригинале там было 4,5 В от трёх мизинчиковых батареек, но разницы в яркости между 3,7 В и 4,5 В на входе не заметил, поэтому решил, что он не нужен. На самом деле он сгорел вместе с платой зарядки после неправильного подключения аккумулятора. Плату заменил, а преобразователь просто убрал.

Один аккумулятор с преобразователем

Если нагрузке требуется напряжение больше или меньше, то в предыдущую схему добавляется ещё один элемент — повышающий или понижающий преобразователь. Он устанавливается между платой зарядки и нагрузкой. Выключатель лучше ставить тоже между, чтобы преобразователь не расходовал электричество впустую. При выборе модели преобразователя необходимо учитывать допустимый ток нагрузки.

Личного примера такой самоделки пока нет.

Два аккумулятора

Если напряжения 7,4 В хватает, то преобразователи не нужны. Соответственно, будет достаточно самих аккумов, контейнера для их установки и платы зарядки и балансировки.

Читайте так же:
Можно ли использовать две видеокарты одновременно

Для питания, говорят, можно использовать какой-нибудь блок питания на 9 В, но правильнее специальные зарядники для Li-Ion, например такой, в формате блока питания или такой, в формате платы с разъёмом Type-C, или такой, в формате платы без разъёма.

Личного примера такой сборки тоже пока нет, но скоро будет. На Разделяйке обнаружил среди мусора неисправный фонарь и взял поковырять. Неисправность банальная — сдох аккумулятор. Думаю две банки 18650 как раз хватит. Такие фонари бывают с 4- или 6-вольтовыми батареями, но и от 7,4 В сгореть не должен.

Два аккумулятора с преобразователем

Если 7,4 В — это много или мало для целевого девайса, то нужен преобразователь — понижающий или повышающий, соответственно.

Опять же, сам пока такого не собирал, но некоторые идеи, для чего это может понадобиться, есть.

Сборки могу быть и на большее число батарей и подключать их можно и параллельно и последовательно. Всё зависит от поставленной задачи. Остальные компоненты схемы подбираются исходя из неё же.

Основные способы восстановления

Несколько методик помогут справиться с вопросом, как можно реанимировать аккумулятор шуруповерта в домашних условиях. Поэтапное выполнение рекомендаций позволит продлить срок службы агрегата.

Пользователи должны помнить, что процесс проходит с предельной осторожностью, а после завершения манипуляций все детали нужно вернуть в первоначальные места.

Использование повышенного тока

Прошивка при помощи напряжения и тока, превышающего номинальные показатели, помогает бороться с эффектом памяти, частично восстанавливать утраченный объем.

Важно! Если в дешевом элементе произошло испарение электролита, то метод применять бесполезно. Недостаток жидкости повышенным током восстановить невозможно.

Замена банок в аккумуляторе

Ремонтные работы требуют новых компонентов, продающихся в специальных магазинах. При покупке «банки» необходимо проверять параметры размеров и объема — они должны подходить к первоначальным элементам.

При процедуре неисправная часть вырезается, на ее место устанавливается рабочая, затем она припаивается. При пайке учитывают несколько факторов:

  • процедура проводится максимально быстро — нагрев устройств отражается на их функциональности;
  • при присоединении пользуются родными или медными пластинами аналогичных габаритов;
  • в процессе отслеживают «плюс» и «минус» — отрицательное значение на предыдущем питании присоединяют к положительному на следующем.

Важно! Завершается ремонт проведением заряда-разрядного цикла. Следом измеряется напряжение — по нормативам оно должно равняться 1,3 В.

Как реанимировать аккумулятор шуруповерта в домашних условиях

Долив дистиллированной воды

Жидкость подходит только для простейших, а не современных устройств. Испарение влаги связано с перегревом во время работы. Для устранения неполадок и восстановления дистиллированную воду нужно долить.

Алгоритм выполнения несложный:

  1. Проводят разборку аккумулятора и ищут мини-питание. Их количество зависит от марки оборудования. Поиск неисправностей проходит при помощи мультиметра, в работоспособных элементах напряжение равно 1-1,3 В. При пониженном уровне требуется ремонт неисправной части.
  2. Извлекаются проблемные детали с предельной осторожностью руками, без повреждения соединительных пластин. Они необходимы для обратной сборки и закрепления питающих элементов.
  3. На боковом участке просверливается полость с диаметром меньше 1 мм. Она должна располагаться ближе к нижней или верхней части. Сверление затрагивает только стенку, но не внутренние участки батарейки.
  4. Заполнение жидкостью производится через шприц — емкость должна полностью заполниться. В этом положении элемент оставляют на сутки. Через 24 часа проводят зарядку и оставляют на одну неделю.
  5. Дополнительная проверка напряжения и емкости проходит через 7 суток, если оно осталось на первоначальных после ремонта позициях, то отверстие заливается силиконом или запаивается.
Читайте так же:
Можно ли водить авто с одним глазом

Завершается метод сбором аккумулятора с припаиванием соединительных пластинок и последней проверкой работоспособности устройства. При помощи незначительных нагрузок производится полная разрядка. Процедура повторяется трижды (с полным восстановлением и обнулением заряда), с регулярным замером показателей.

Как реанимировать аккумулятор шуруповерта в домашних условиях

Ремонт и замена элементов аккумуляторов

Методика подходит для всех типов питания шуроповертов. Процесс начинается с разборки аккумулятора, проверки мультиметром исправных и поврежденных деталей с пониженным уровнем напряжения. Вместо неисправных элементов устанавливаются новые мини-батарейки.

После установки их соединяют пластинами, с этой целью пользуются пайкой или точечной сваркой.

Внимание! В процессе отслеживают, чтобы детали не перегревались. Работа выполняется за минимальное время, с применением канифоли, флюса.

Как устранить эффект памяти

Частая недостаточная зарядка и последующая разрядка приводят к возникновению эффекта памяти. Устройство «запоминает» минимальные границы, что вызывает уменьшение емкости. Проблема встречается в Ni-Cd (NiCd), иногда в Ni-MH устройствах. В остальных разновидностях источников питания (литиевых) он отсутствует изначально.

Для решения вопроса с ремонтными работами необходимо провести полную разрядку и зарядку элемента, используя лампочку в 12 В. К ней нужно припаять провода с плюсом и минусом, позже их соединить с контактными клеммами устройства. Чтобы раскачать устройство, необходимо повторить схему не меньше пяти раз.

Как реанимировать аккумулятор шуруповерта в домашних условиях

Реанимация с помощью замораживания

Метод с холодными температурами подходит для кадмиево-никельных элементов питания. Процесс подчиняется алгоритму:

  1. После полной разрядки устройства его помещают в полиэтиленовый пакет и отправляют в морозильник.
  2. Спустя 10 часов батарейку извлекают и отправляют заряжаться.
  3. Затем вторично обнуляют заряд и повторяют процесс трижды.

Владельцы оборудования Бош, Интерскол, Штурм Энергомаш и прочих знаменитых брендов должны помнить, что возможность восстановиться присутствует у отдельных элементов. Реанимация некоторых на дому не поможет оживить аккумулятор, вне зависимости от точности выполнения инструкций.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector