Сточные воды вторичных батарей, возможности и проблемы в Саемангеуме

Здравствуйте, я Минхи Хванг из отдела по связям с общественностью компании ARK. В настоящее время горячая тема в корейской промышленности - хорошие новости о проектах частного сектора в Индонезии и на Ближнем Востоке, включая зарубежные проекты по очистке воды, и китайские инвестиции в размере более 1,2 триллиона KRW в промышленный комплекс Saemangeum.

Промышленный комплекс Saemangeum - это рынок, который, как ожидается, привлечет 10 триллионов долларов инвестиций к концу этого года, и был выбран в качестве второй по значимости отрасли в Корее после полупроводников, что делает его сектором с блестящим будущим.

Однако существуют также вопросы очистки сточных вод и экологические законы, которые необходимо должным образом регулировать.

Домашние задания для вторичной аккумуляторной промышленности. Охрана окружающей среды и очистка сточных вод.

Несмотря на хорошие новости, промышленный комплекс по производству вторичных батарей в Саемангеуме также сталкивается с проблемой загрязнения окружающей среды из-за отсутствия очистных сооружений.

Вторичные аккумуляторы могут стать причиной загрязнения окружающей среды, если их не подготовить с помощью соответствующих очистных сооружений и нормативных актов.

Однако эти проблемы сосуществуют с многочисленными преимуществами вторичных элементов и могут быть преодолены при достаточной очистке и переработке воды.

Аналогично, компании, производящие или перерабатывающие вторичные батареи, имеют благие намерения на будущее и должны сосредоточиться на согласовании своего экологического управления с правительствами, а не показывать пальцем.

В связи с этим промышленный комплекс "Сэмангеум" в Гунсане обеспокоен сбросом сточных вод в неадекватные очистные сооружения.

Поскольку 25% в промышленном комплексе Saemangeum является компанией по производству вторичных аккумуляторов, интерес к очистке сточных вод растет. Из 68 арендаторов 17 являются вторичными аккумуляторными компаниями, и ожидается, что в будущем их число возрастет.

В Китае осознание и понимание экологических проблем стало очень высоким, и хотя страна имеет высокий уровень технологии производства вторичных батарей, в стране также существует экологическое давление на производство вторичных батарей.

В настоящее время правительство и местные органы власти также обсуждают вопросы расширения мощностей и регулирования очистки сточных вод, и в результате будет создано управление, которое позволит сбалансировать развитие и регулирование одновременно.

Вторичные батареи и добыча лития, обусловленные появлением электромобилей и автономного вождения, являются важнейшими отраслями будущего, в то время как переработка литиевых батарей и очистка сточных вод также остаются серьезными проблемами.

Так что давайте приступим к делу.

---

Вторичные литиевые батареи, почему они популярны и почему Южная Корея уделяет им особое внимание

Вторичные литиевые батареи - это бизнес, на производство которого делают ставку все крупные компании Южной Кореи.

Она уступила лидерство в производстве полупроводников тайваньской компании TSMC, потому что больше не находится в пределах 3-нанометрового рынка, где техпроцессы ниже 3 нм чреваты ограничениями и неэффективностью.

Сверхпроводники, солитонные частицы, троичная система и т.д. еще не появились в мире и не доступны для коммерческого использования.

Полупроводниковая революция очень медленно переходит в стадию коммерциализации, если только не будет открыто и изобретено что-то, что приведет к прорыву в фундаментальной науке, поэтому рынок полупроводников фактически находится на пределе своих возможностей.

Благодаря высокой мощности и высоким энергетическим характеристикам вторичные литиевые батареи становятся основным источником энергии для портативных мобильных источников питания, таких как смартфоны и ноутбуки, а также гибридных автомобилей.

Поэтому крупные корейские компании делают ставку на вторичные литиевые батареи в расчете на то, что в будущем электромобили станут более распространенными.

Литиевые аккумуляторы, несомненно, станут ключевым материалом в будущем для таких приложений, как электромобили и накопители энергии. Они способны непрерывно накапливать и использовать энергию за счет окислительно-восстановительных реакций на аноде и катоде.

По сравнению с другими батареями вторичные литиевые батареи имеют такие преимущества, как высокое напряжение 4 В, широкая температура применения от -20 до 50 градусов Цельсия, высокая плотность энергии более 100 Втч/кг и высокая выходная мощность более 1 кВт/кг, что, как ожидается, приведет к дальнейшему расширению области их применения.

---

Характеристики сточных вод вторичных камер

_{Источник: Экотоксичность дафний и люминесцентных бактерий по отношению к потенциально вредным веществам, выделяемым при производстве аккумуляторов: Литий, никель и сульфат.}

Во вторичных литиевых батареях используются катоды, и сточные воды от них считаются сточными водами, содержащими тяжелые металлы и следующие основные вещества.

Из них основными объектами переработки являются оксиды переходных металлов, в том числе лития и кобальта, которые входят в состав катодно-активных материалов.

Поэтому литий и кобальт должны быть максимально утилизированы из сточных вод, а остальные тяжелые металлы должны проходить соответствующую очистку сточных вод.

В частности, кобальт - очень дорогой металл, а также серый металл с небольшими мировыми запасами и ограниченным производством в некоторых регионах. По этим причинам кобальт не является продуктивным для вторичных батарей для EV, и предпочтительны другие методы анодирования вторичных батарей.

Основные вещества в сточных водах от вторичных литиевых батарей

• Литий
• Никель
• Сульфат
• Кобальт
• марганец
• Алюминий
• Цинк

Следовые вещества в сточных водах от вторичных литиевых батарей

• Железо
• Цинк
• Хром
• Бериллий
• Барий

Компоненты вторичного литиевого аккумулятора

Источник: Исследование системы управления переработкой отходов литий-ионных аккумуляторов (Отдел исследований циркуляции ресурсов, Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов)

Разделение	Компоненты
Анод (Положительный электрод)	Анодно-активные материалы1), проводящие вещества, связующие, подложки
Катод (Отрицательный электрод)	Катодно-активный материал2), связующее, подложка
Сепараторы (Разделитель)	Микропористая мембрана из полиэтиленовой смолы
Электролит (Органический электролит)	Соли лития + органические растворители (LiPF6,LiBF4,LiClO4) + (EC, PC, DMC, DEC и т.д.)
Гарантии (Устройства безопасности)	Предохранительный клапан, PTC, ClD, защитная цепь, цепь защиты

Компоненты и свойства литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионный аккумулятор состоит из четырех компонентов: активного материала анода, активного материала катода, сепаратора и электролита.

• Анодированиеиспользуются для хранения электрической энергии. Чаще всего используется оксид кобальта лития, но в последние годы в связи с быстрым ростом цен на сырье и увеличением спроса на литий-ионные батареи, подходящие для различных применений, были исследованы и использованы тройные катодные активные материалы (NCA/NMC), фосфат железа лития и т.д.
• Активный материал катодаслужит для хранения электронов. Чаще всего используется графит, но в настоящее время изучаются активные материалы кремниевых катодов, чтобы повысить плотность энергии и выходную мощность.
• Сепараторыслужит для физического разделения анода и катода с целью предотвращения короткого замыкания. Обычно используется материал на основе полиолефина.
• ЭлектролитОбычно используется раствор, содержащий смесь органических растворителей и неорганических солей.

Среди этих компонентов анодно-активный материал является ключевым материалом, определяющим емкость, скорость накопления и разряда энергии, срок службы, термостабильность и т.д. Поэтому разработка анодно-активных материалов является важной областью исследований для улучшения характеристик литий-ионных аккумуляторов.

---

Состав сточных вод в соответствии с классификацией по анодному веществу

Один и тот же литий-ионный аккумулятор можно разделить на различные литий-ионные аккумуляторы в зависимости от материала анода.

Новые аккумуляторные батареи для EV отличаются от старых. Ниже перечислены типы литий-ионных батарей и области их применения.

_{Источник: Департамент исследований ресурсных циклов, Министерство охраны окружающей среды и исследований ресурсов}

• Метод LCO: оксид кобальта лития (LiCoO2): коммерциализирован компанией SONY в 1991 году.
• Метод LNO: LiNiO2
• Метод NCA: никель-кобальт-алюминиевый оксид лития (LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)
• Метод LMO: LiMn2O4 (структура шпинели)
• Метод LFP: LiFePO4 (структура оливина)

Среди вышеперечисленных методов LMO и LFP являются наиболее предпочтительными анодными материалами для характеристик батарей электромобилей, требующих высокой и стабильной энергоотдачи.

Вторичные батареи для электромобилей чаще всего используются в качестве анодных активных материалов при коммерциализации HEV, поскольку их выходные характеристики являются приоритетными.

Фосфат железа-лития (LiFePO4) на основе оливина предпочтительнее использовать в качестве катодного активного материала, поскольку он имеет очень стабильную структуру, в отличие от слоистых катодных активных материалов, и поэтому обладает лучшими характеристиками срока службы по сравнению с LCO.

Однако, несмотря на конкурентоспособность с точки зрения безопасности и цены, у него все еще есть проблемы, такие как низкая плотность энергии для применения в высокоскоростных EV, поэтому необходимо продолжить разработку высоковольтных олефиновых структурных материалов, которые заменяют Fe на Mn или Ni, чтобы преодолеть эту проблему.

---

В следующей части серии, т. 2, мы расскажем о данных исследований и процессах, связанных со вторичными батареями для EV за рубежом.

Серия публикаций о промышленности вторичных аккумуляторов

Том 1 Информационный обзор по сточным водам вторичной батареи Саемангеума, том 1 : Посмотреть

Том 2 Что такое вторичные сточные воды от батарейного рассола? ARK Environment : Посмотреть

Том 3 Добыча лития и оценка воздействия на окружающую среду - Вторичные батареи Insightsvol.3 : Посмотреть

Vol.4 Нулевой сброс жидкости (ZLD) и сточные воды вторичных батарей - предпосылки, плюсы и минусы : Посмотреть

Vol.5 Список отечественных компаний, связанных с очисткой сточных вод вторичных батарей : Посмотреть