Lo studio è volto ad indagare un possibile trattamento per il recupero di componenti critici dalle batterie Litio-ione, quali il Cobalto, a prescindere dalla composizione e dalla geometria del campione in input. Nella fattispecie STIIMA CNR si è focalizzata sul pre-trattamento meccanico a monte del processo idrometallurgico messo a punto da ICCOM CNR al fine di estrarre la "black mass" (i.e. il materiale target attivo). L'obiettivo è l'ottimizzazione dei parametri di frantumazione necessari alla segregazione della "black mass", in particolar modo alla separazione della stessa dai fogli collettori di corrente di rame e alluminio che potrebbero inficiare la selettività dei successivi processi idrometallurgici. Il report è organizzato in quattro sezioni principali, ciascuna condotta parallelamente alle altre in una continua e proficua interazione reciproca: 1.PRIMA SEZIONE: STATO DELL'ARTE Il report si apre con una dettagliata panoramica degli attuali processi di trattamento e delle relative tecnologie impiegate per il riciclo delle batterie Litio-ione. Il taglio dell'analisi è fortemente industriale, sebbene non manchino riferimenti a studi su scala di laboratorio, e riporta, laddove esplicitato, non solo la process chain nella sua interezza ma anche i parametri di processo utilizzati. Tale approfondimento è volto alla comprensione dei principali attori nel campo del riciclo, alle problematiche tutt'ora irrisolte concernenti il trattamento di tali batterie e alle migliorie future su cui università e centri di ricerca si stanno interrogando. 2.SECONDA SEZIONE: METODOLOGIA A fronte del quadro delineato dall'analisi dello stato dell'arte, è stata estrapolata una propria process chain su cui fondare il seguente studio: si sono dunque individuati i passaggi chiave di messa in sicurezza e disassemblaggio del prodotto e si è giunti alla definizione di una linea di taglio e macinazione dimensionata al campione in input. In questa sezione del report viene mostrata la metodologia utilizzata al fine di individuare i parametri da validare e/o confrontare, definendo sia come condurre gli esperimenti di rilievo sia come trattare i risultati ottenuti. Un'analisi particolarmente accurata sui campioni di partenza è stata qui riportata per definire la capacità che dovrebbe avere l'intero impianto, ponendo le basi delle successive sperimentazioni e proposte. 3.TERZA SEZIONE: SOLUZIONI INNOVATIVE E VALIDAZIONE SPERIMENTALE La sezione più corposa e di maggior interesse dell'intero studio riporta la proposta tecnologica finale per il pre-trattamento meccanico delle celle portatili a fine vita, corredata dalle numerose sperimentazioni condotte al fine di validare le fasi di processo, le metodologie di trattamento e le tecnologie individuate. Per semplicità e completezza la sezione è suddivisa ed ordinata in funzione dei singoli step di processo e riporta anche i risultati meno promettenti per evidenziare tutte le variabili indagate ed il motivo della preferenza dell'una rispetto all'altra. A corredo, chiude la sezione un paragrafo descrivente i principali sistemi di sicurezza necessari e/o consigliati per il trattamento di questo prodotto allo scopo di evitare danni agli operatori o alle attrezzature. 4.QUARTA SEZIONE: FATTIBILITÀ ECONOMICA Da ultimo viene riportata l'analisi economica sia in termini di valore commerciale degli elementi contenuti all'interno delle celle sia in termini di investimento iniziale e di annuale manutenzione della linea proposta dal seguente studio. Suggerimenti per approfondimenti futuri sono delineati nelle conclusioni finali, anche a fronte di ulteriori test chimici da effettuarsi sui campioni ottenuti.
STUDIO DI FATTIBILITÀ DI UN PROCESSO DI PRE-TRATTAMENTO MECCANICO PER IL RICICLO DEGLI ACCUMULATORI AL LITIO ESAUSTI VOLTO AL RECUPERO DEI METALLI E DEI COMPONENTI CONTENUTI
E Mossali;N Picone;M Colledani
2018
Abstract
Lo studio è volto ad indagare un possibile trattamento per il recupero di componenti critici dalle batterie Litio-ione, quali il Cobalto, a prescindere dalla composizione e dalla geometria del campione in input. Nella fattispecie STIIMA CNR si è focalizzata sul pre-trattamento meccanico a monte del processo idrometallurgico messo a punto da ICCOM CNR al fine di estrarre la "black mass" (i.e. il materiale target attivo). L'obiettivo è l'ottimizzazione dei parametri di frantumazione necessari alla segregazione della "black mass", in particolar modo alla separazione della stessa dai fogli collettori di corrente di rame e alluminio che potrebbero inficiare la selettività dei successivi processi idrometallurgici. Il report è organizzato in quattro sezioni principali, ciascuna condotta parallelamente alle altre in una continua e proficua interazione reciproca: 1.PRIMA SEZIONE: STATO DELL'ARTE Il report si apre con una dettagliata panoramica degli attuali processi di trattamento e delle relative tecnologie impiegate per il riciclo delle batterie Litio-ione. Il taglio dell'analisi è fortemente industriale, sebbene non manchino riferimenti a studi su scala di laboratorio, e riporta, laddove esplicitato, non solo la process chain nella sua interezza ma anche i parametri di processo utilizzati. Tale approfondimento è volto alla comprensione dei principali attori nel campo del riciclo, alle problematiche tutt'ora irrisolte concernenti il trattamento di tali batterie e alle migliorie future su cui università e centri di ricerca si stanno interrogando. 2.SECONDA SEZIONE: METODOLOGIA A fronte del quadro delineato dall'analisi dello stato dell'arte, è stata estrapolata una propria process chain su cui fondare il seguente studio: si sono dunque individuati i passaggi chiave di messa in sicurezza e disassemblaggio del prodotto e si è giunti alla definizione di una linea di taglio e macinazione dimensionata al campione in input. In questa sezione del report viene mostrata la metodologia utilizzata al fine di individuare i parametri da validare e/o confrontare, definendo sia come condurre gli esperimenti di rilievo sia come trattare i risultati ottenuti. Un'analisi particolarmente accurata sui campioni di partenza è stata qui riportata per definire la capacità che dovrebbe avere l'intero impianto, ponendo le basi delle successive sperimentazioni e proposte. 3.TERZA SEZIONE: SOLUZIONI INNOVATIVE E VALIDAZIONE SPERIMENTALE La sezione più corposa e di maggior interesse dell'intero studio riporta la proposta tecnologica finale per il pre-trattamento meccanico delle celle portatili a fine vita, corredata dalle numerose sperimentazioni condotte al fine di validare le fasi di processo, le metodologie di trattamento e le tecnologie individuate. Per semplicità e completezza la sezione è suddivisa ed ordinata in funzione dei singoli step di processo e riporta anche i risultati meno promettenti per evidenziare tutte le variabili indagate ed il motivo della preferenza dell'una rispetto all'altra. A corredo, chiude la sezione un paragrafo descrivente i principali sistemi di sicurezza necessari e/o consigliati per il trattamento di questo prodotto allo scopo di evitare danni agli operatori o alle attrezzature. 4.QUARTA SEZIONE: FATTIBILITÀ ECONOMICA Da ultimo viene riportata l'analisi economica sia in termini di valore commerciale degli elementi contenuti all'interno delle celle sia in termini di investimento iniziale e di annuale manutenzione della linea proposta dal seguente studio. Suggerimenti per approfondimenti futuri sono delineati nelle conclusioni finali, anche a fronte di ulteriori test chimici da effettuarsi sui campioni ottenuti.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
