Kanthi kemajuan teknologi lan paningkatan standar urip, baterei wis dadi piranti panyimpenan energi sing penting, digunakake ing peralatan elektronik seluler, kendaraan listrik, Lan sistem baterei panyimpenan energi dianyari. Nanging, amarga umur layanan sing winates, batre sing digunakake kanthi skala gedhe nyebabake ancaman serius kanggo lingkungan. Baterei sampah ngemot logam abot lan bahan kimia sing mbebayani, sing, yen ora diolah kanthi bener, bisa nyebabake polusi ekologis ing jangka panjang, mbebayani kesehatan manungsa, lan nyebabake ilang sumber daya logam kayata lithium, kobalt, lan nikel. Mula, saka sudut pandang perlindungan lingkungan lan panggunaan sumber daya, perawatan lan daur ulang sing efisien lan daur ulang baterei sing digunakake penting banget kanggo nggayuh sirkulasi sumber daya lan pembangunan sing lestari.
Aplikasi Baterei lan Wutah Pasar
Swara udakara 200 taun kepungkur, baterei wis dadi piranti panyimpenan energi sing penting, digunakake ing elektronik portabel, kendaraan listrik, lan akeh lapangan liyane amarga biaya sing murah, safety lan stabilitas, efisiensi konversi sing dhuwur, lan adaptasi lingkungan sing apik [1]. Nanging, kanthi cepet nganyarke konsumsi lan permintaan kendharaan listrik sing terus saya tambah, dikira ing periode Januari nganti Juni 2024, pasar domestik lan internasional bakal adol 318.1 GWh, 84.5 GWh, lan 23 GWh. Produksi lan dodolan kendaraan energi anyar tekan 4.929 yuta unit, sing nuduhake pertumbuhan taun-taun 30.1% lan 32.0%, nalika ekspor kendaraan listrik China udakara 1.0849 yuta unit, mundhak 36.9% dibandhingake karo periode sing padha taun kepungkur.
Umur baterei lan Limbah Generasi
Kajaba iku, data nuduhake yen baterei asam timbal umume duwe umur 2-3 taun, baterei nikel-metal hidrida 3-5 taun, lan baterei lithium-ion 2-6 taun. Umur sing cendhak iki nyebabake ngasilake akeh baterei sing digunakake. Miturut ramalan saka China Business Industry Research Institute, jumlah pensiun baterei lithium ion daya ing China bakal tekan 1.04 yuta ton ing taun 2025 lan mundhak dadi 3.5 yuta ton ing taun 2030. Dikira-kira ukuran pasar kanggo daur ulang baterei daya ing China bakal tekan kira-kira RMB 140 milyar ing taun 2030, kira-kira ping sangang luwih gedhe tinimbang ing taun 2022.
Tantangan ing Daur Ulang lan Peraturan Pasar
Nanging, amarga standar outdated, nomer winates saka Enterprises qualified, lan pengawasan banget, bagean gedhe saka batre ngginakaken ends munggah ing lokakarya cilik, posing risiko safety pinunjul lan akeh ngalang-alangi pangembangan standar pasar daur ulang baterei China. Ing taun 2023, tingkat daur ulang standar kanggo baterei daya kendaraan energi anyar ing China kurang saka 25%, kanthi luwih saka 70% baterei sing digunakake mlebu saluran daur ulang ilegal. Ing taun 2018, jumlah total baterei pensiun ing China tekan 74,000 ton, sing mung 5,472 ton sing didaur ulang kanthi bener, mung 7.4% saka total baterei sing wis pensiun, adoh saka nilai sing diramalake.
Risiko Lingkungan lan Kesehatan
Pangolahan bahan elektroda lan elektrolit sing ora bener ing baterei sing dienggo bisa nyebabake polusi lingkungan sing abot amarga ngeculake ion logam kayata nikel, kobalt, lan mangan, uga senyawa organik liyane, sing uga bisa nyebabake risiko kesehatan manungsa. Ing wektu sing padha, bahan kasebut nduweni nilai ekonomi sing signifikan. Tanpa daur ulang sing tepat, ora mung sumber daya sing larang regane bakal boroske, nanging katergantungan China ing bijih wesi uga bakal nambah, sing bisa nyebabake keamanan energi nasional.
Nilai Sumber Daya lan Wigati Strategis
Contone, isi kobalt, litium, lan nikel ing bahan katoda luwih dhuwur tinimbang konsentrasi ing bijih alam, nganti kira-kira 5% -20%, 5% -7%, lan 5% -10%, lan uga ngemot unsur jejak kayata tembaga, aluminium, lan wesi. Sumber daya litium nuduhake pola distribusi geopolitik sing jelas, lan daur ulang bisa nyuda katergantungan marang pasokan manca nalika nambah keamanan sumber daya nasional. Recovery efisien logam terkenal saka ngginakaken batere lithium-ion ora mung ngasilake keuntungan ekonomi sing akeh nanging uga nduweni makna geopolitik sing penting.
Tinjauan iki ngringkes jinis baterei, sistem elektrokimia, lan prinsip operasi. Iki nyedhiyakake analisis komparatif babagan desain baterei awal abad kaping-19, kayata baterei seng–karbon lan asam timbal, lan teknologi baterei modern, kalebu baterei nikel–metal hidrida (NiMH) lan baterei timbal–asam (VRLA) sing diatur katup, fokus ing mekanisme reaksi, kaluwihan lan kekurangane, lan rincian sing bisa ditrapake ing lapangan mbesuk. teknologi baterei bakal terus dioptimalake kanggo umur sing luwih dawa, biaya murah, lan kinerja lingkungan sing luwih apik kanggo nyukupi macem-macem panjaluk aplikasi omah, industri, lan aeroangkasa.
Struktur dhasar mayoritas baterei biasane kalebu katoda, anoda, elektrolit, separator, lan casing. njupuk batere lithium-ion minangka conto ing babagan komposisi: bahan katoda biasane ngemot logam valensi dhuwur, dene materi anoda utamane kasusun saka bahan sing adhedhasar karbon kayata grafit, bahan metalik, utawa bahan silikon, kanthi bahan adhedhasar karbon sing paling umum. Contone, ing baterei alkalin lan baterei seng-karbon, anoda utamané dumadi saka seng metalik, déné mangan dioksida serves minangka katoda.
Saiki, elektrolit sing digunakake utamane yaiku elektrolit cair (contone, lithium hexafluorophosphate) lan elektrolit padat (contone, oksida, sulfida, polimer, lsp.). Tilas nawakake konduktivitas ion sing luwih dhuwur, dene sing terakhir menehi kinerja safety sing unggul. Pemisah baterei, biasane digawe saka poliethelin (PE) utawa polipropilena (PP), bisa diklasifikasikake minangka membran PE utawa PP siji-lapisan, utawa minangka membran PP/PE telung lapis. Bahan casing umume kasusun saka logam utawa bahan komposit.
Beboyo saka Baterei ngginakaken
Baterei sing ora didaur ulang nyebabake risiko lingkungan lan kesehatan sing signifikan. Logam abot lan zat beracun ing lindi baterei bisa ngrusak lemah lan saluran banyu, ngganggu ekosistem alam. Polutan kasebut bisa nglumpukake kanthi bertahap ing lemah lan tanduran, pungkasane mlebu ing awak manungsa lan nyebabake ancaman kesehatan. Kontaminasi sing muncul ing baterei-kayata struktur nano metalik, bahan adhedhasar karbon, lan cairan ion-uga wis ditliti kanthi ekstensif. Nalika bahan kasebut bisa ningkatake kinerja baterei, bisa uga nyebabake bebaya lingkungan sing abot. Contone, struktur nano metalik bisa nambah kapasitas panyimpenan lan efisiensi energi, nanging cenderung nglumpukake, nyebabake degradasi kinerja. Bahan adhedhasar karbon, kayata graphene lan karbon nanotube, bisa nyebabake efek beracun ing ekosistem akuatik. Cairan ion bisa nglumpukake ing lemah lan banyu, ngasilake efek sitotoksik ing mikroorganisme.
Salajengipun, amarga riset ekotoksikologis sing ora cukup, teknologi daur ulang sing winates, lan kesenjangan peraturan, risiko lingkungan sing ana gandhengane karo bahan baterei anyar mbutuhake perhatian sing luwih gedhe.
Panemuan bahan adhedhasar graphene (GFMs) nyebabake keprihatinan babagan dampak ekologis, utamane efek beracun marang organisme akuatik. Pasinaon wis nuduhake yen GFMs nuduhake keracunan kanggo bakteri, ganggang, invertebrata, lan iwak, ngrugekake mengaruhi kaslametané, wutah, lan reproduksi. Contone, graphene oxide (GO) bisa nyandhet wutah alga lan nyebabake stres oksidatif, nyebabake karusakan sel. Stabilitas lan mobilitas GFM ing lingkungan akuatik dipengaruhi dening sifat fisikokimia intrinsik lan parameter fisikokimia banyu. Prilaku ing banyu, kayata adsorpsi lan agregasi, bisa ngowahi distribusi lan nasib pungkasan ing sistem akuatik.
Saiki, pedoman keamanan lingkungan kanggo GFM ora lengkap, lan metode tes standar kurang. Mula, riset luwih lanjut dibutuhake kanggo nemtokake konsentrasi lingkungan sing nyata lan efek jangka panjang, supaya bisa netepake pedoman keamanan lan strategi manajemen kanthi ilmiah.
Solusi Manajemen Baterai Limbah
Cara pembuangan utama kanggo baterei sing digunakake kalebu insinerasi, landfill, lan daur ulang [16]. Susana Xará et al. ngevaluasi kabeh siklus urip baterei, saka pembuangan konsumen nganti perawatan pungkasan utawa penggabungan menyang lingkungan, nggunakake metode Life Cycle Assessment (LCA). Panliten kasebut nemokake manawa landfilling duweni pengaruh paling gedhe babagan pendhudhukan tanah lan kontaminasi banyu ing lemah jangka panjang, dene insinerasi utamane mengaruhi emisi udara lan pemanfaatan sumber daya. Ing kontras, daur ulang menehi keuntungan sing signifikan kanggo perlindungan lingkungan lan pemulihan sumber daya. Proses daur ulang umume kalebu pretreatment, leaching lan ekstraksi logam, lan persiapan produk [17] (pirsani Gambar 2). Pretreatment kalebu discharging, disassembly manual utawa misahake mechanical, lan misahake bahan cathode saka aluminium foil. Cara umum kalebu pembubaran pelarut, pamisahan dibantu ultrasonik, perawatan termal, lan pamisahan mekanik.
Saiki, proses leaching lan ekstraksi logam utamane nglibatake pyrometallurgy lan hydrometallurgy tradisional, uga teknik bio-metalurgi sing berkembang (beda spesifik diringkes ing Tabel. Sabanjure, bahan elektroda ngalami roasting, kalebu langkah reduksi lan oksidasi, kanggo ngowahi bentuk kasebut dadi bentuk sing luwih gampang diatur, banjur digabungake karo fluks lan agen pengurangan kanggo ngasilake paduan utawa unsur logam, sing pungkasane dibalekake liwat metode pamisahan fisik lan kimia.
Sanajan pyrometallurgy efektif banget kanggo baterei sing wis digunakake sing rumit, kayata baterei timbal-asam, nikel-kadmium, lan seng-mangan, nanging energi-intensif lan polusi lingkungan. Komponen kaya timbal, kadmium, seng, lan merkuri bisa volatilize utawa endapan ing 300-400 ° C, mbutuhake penanganan sing ati-ati. Akibaté, pyrometallurgy tetep dadi cara utama kanggo mbalekake logam kasebut.
Hydrometallurgy nggunakake pelarut kimia kanggo mbubarake unsur logam saka baterei sing dibuwang, banjur dipisahake lan ekstraksi nggunakake teknik kimia lan fisik. Proses kasebut diwiwiti kanthi mbongkar lan ngremukake baterei kanggo entuk bahan elektroda, sing banjur leached nggunakake solusi asam utawa alkalin kanggo mbubarake unsur logam. Solusi sing diasilake diresiki liwat ijol-ijolan ion, ekstraksi pelarut, utawa cara liya kanggo mbusak impurities. Pungkasan, logam abot bisa mbalekake saka banyu limbah liwat udan lan elektrolisis. Hydrometallurgy utamané cocok kanggo Recovery logam kemurnian dhuwur saka hidrida nikel-logam lan baterei lithium-ion, utamané kanggo logam terkenal kayata kobalt lan nikel. Nanging, cara iki ngasilake banyu limbah sing ngemot uyah sing mbutuhake perawatan lan bisa nyebabake polusi sekunder.
Bio-metalurgi kalebu nggunakake mikroorganisme lan produk metabolisme kanggo ngekstrak unsur logam saka baterei sing wis digunakake kanthi efisien. Proses kasebut kalebu mbongkar baterei sing rusak kanggo entuk bahan elektroda, banjur bioleaching ing kahanan sing cocog nggunakake media mikroba khusus kanggo mbubarake logam kanthi efektif. Langkah-langkah pemurnian sakteruse nggunakake pertukaran ion lan ekstraksi pelarut, lan logam kasebut pungkasane bisa pulih liwat udan lan elektrolisis. Bio-metalurgi utamané terkenal kanggo mbalekake logam sing nduweni nilai dhuwur kayata nikel lan kobalt.
