An overview of lithium recycling methods from battery wastes

Nội dung text: An overview of lithium recycling methods from battery wastes

1. 94 Journal of Mining and Earth Sciences Vol. 62, Issue 3b (2021) 94 - 102 An overview of lithium recycling methods from battery wastes Thuat Tien Phung *, Duoc Van Tran Mining Faculty, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: th Due to the rapid development of technology and the increasing demand Received 11 Apr. 2021 for energy and energy storage of electronic devices, billions of lithium Accepted 26th Jun. 2021 batteries are produced every year. Due to the dominant capacity of Available online 20th July 2021 storage as and super safety, lithium batteries are gradually replacing Keywords: conventional batteries and otherelectrochemical batteries. Therefore, Battery recycling, collecting and handling the used batteries should be the central concern due to their tremendous impact on the environment. This paper presents Lithium battery, lithium recycling methods which are being studied and deployed for Lithium waste battery, recovery of valuable metals from lithium battery wastes. Further Recovery Co-Li, directions and headings towards the researches for assessing of their Recycling. application in the future are also proposed. Copyright © 2021 Hanoi University of Mining and Geology. All rights reserved. ___ *Corresponding author E - mail: phungtienthuat@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2021.62(3b).10
2. Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 62, Kỳ 3b (2021) 94 - 102 95 Tổng quan về các phương pháp tái chế pin thải Liti Phùng Tiến Thuật *, Trần Văn Được Khoa Mỏ, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội THÔNG TIN BÀI BÁO TÓM TẮT Quá trình: Hiện nay, nhu cầu về năng lượng và lưu trữ năng lượng trong các thiết bị Nhận bài 11/04/2021 điện tử ngày càng cao, hàng tỷ pin sạc Liti đang được tạo ra mỗi năm. Với Chấp nhận 26/6/2021 ưu điểm về khả năng lưu trữ cũng như sự an toàn, pin Liti đang dần thay thế Đăng online 20/7/2021 pin ắc quy và các loại pin điện hóa khác. Cũng bởi thế mà vấn đề thu gom, xử Từ khóa: lý các loại pin thải này đang được quan tâm đặc biệt bởi sự ảnh hưởng của Pin thải, nó tới môi trường là rất nghiêm trọng. Bài báo trình bày một số phương pháp đang được nghiên cứu hoặc sử dụng để thu hồi các kim loại giá trị Phương pháp tái chế, trong pin thải Liti. Từ đó hướng tới các nghiên cứu đánh giá việc áp dụng Tái chế pin Li-ion, trong tương lai. Thu hồi Li và Co. © 2021 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm. Báo cáo của Ngân hàng Đầu tư Morgan 1. Mở đầu Stanley vào tháng 6 năm 2017 đã cho rằng sẽ phải Pin Liti (LIB) đã xuất hiện trên thị trường vào có một dự án quy mô lớn về việc tái chế liti diễn ra những năm 70 của thế kỷ trước, được sản xuất cho trong thập kỷ tới và lo sợ rằng sẽ không có đủ công các ứng dụng đặc biệt với quy mô tương đối nhỏ. suất để tái chế pin (Pusztai và nnk., 2019). Tuy nhiên, với ưu điểm là dung lượng lớn, công Theo báo cáo của IEA năm 2020 thì nhu cầu suất lớn, độ an toàn cao, tuổi thọ cao, khiến loại pin nguyên liệu ước tính cho pin của các loại xe điện này đóng vai trò quan trọng trong thế giới điện được bán trong năm 2019 là khoảng 19.000 tấn hóa cao hiện nay và sẽ tiếp tục dẫn đầu các đổi mới đối với coban, 17.000 tấn đối với liti, 22.000 tấn pin trong tương lai. Hiện nay, đã có hàng triệu đối với mangan và 65.000 tấn đối với niken. Đối phương tiện được trang bị hoặc chạy trực tiếp với nhu cầu pin trong các kế hoạch chính sách đã bằng LIB. Việc sử dụng LIB ngày càng tăng nhanh công bố, nhu cầu coban tăng lên khoảng 180.000 trên các phương tiện giao thông sẽ tạo ra một tấn/năm vào năm 2030, liti lên khoảng 185.000 lượng lớn LIB đã sử dụng trong khoảng thời gian tấn/năm, mangan lên 177.000 tấn/năm và niken khá dài (8÷10 năm) (Pusztai và nnk., 2019; loại I lên 925.000 tấn/năm. Trong kịch bản phát Mengyuan Chen và nnk., 2019). triển bền vững, việc tiêu thụ xe điện cao hơn dẫn đến nhu cầu được dự đoán năm 2030 cao hơn gấp đôi so với kịch bản đã định trước đó. Đây cũng ___ chính là nguyên nhân khiến cho giá các kim loại * Tác giả liên hệ như Co, Ni, Cu, Li, Mn, ngày một tăng (IEA, 2020). E - mail: phungtienthuat@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2021.62(3b).10
3. 96 Phùng Tiến Thuật và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62 (3b), 94 - 102 Ước tính từ năm 2015 đến năm 2040, có Bảng 1. Một số vật liệu sử dụng làm điện cực khoảng 0,33÷4 triệu tấn pin liti được sản xuất để Catot trong pin Liti. phục vụ nhu cầu năng lượng (Kirti Richa và nnk., Hợp chất Ứng dụng 2014). Nhu cầu nguyên liệu sản xuất pin ngày càng Liti Niken Mangan Coban Xe điện, dụng cụ tăng, số lượng pin điện hóa và các thiết bị điện tử Oxit (NMC, điện. sử dụng pin điện hóa ngày càng phổ biến. Điều này LiNi Mn Co O ) đặt ra một thách thức lớn trong việc thu gom và x y z 2 xử lý pin thải nhằm bảo vệ môi trường và tái chế Liti Mangan Oxit (LMO, Xe điện hybrid, các kim loại có ích. LiMn2O4) điện thoại, laptop. Theo Pusztai và nnk. (2019), có thể thu hồi Liti Sắt Phosphate Dụng cụ điện, sản được 100% liti từ pin thải liti, ngoài ra còn có thể ("LFP", LiFePO4) phẩm hàng không. tái chế được các kim loại: nhôm, đồng, coban và Liti Coba Oxit (LiCoO2) Đa dạng. sắt, trong quá trình tái chế pin thải. Do đó, việc thu Liti Niken Coban Nhôm Xe điện. Oxit ("NCA", LiNiCoAlO2) gom xử lý không chỉ góp phần bảo vệ môi trường mà còn tận thu được kim loại và tạo điều kiện cho Bảng 2. Một số vật liệu sử dụng làm điện cực Anot. ngành công nghiệp pin phát triển. Hợp chất Ứng dụng 2. Cấu trúc và thành phần của pin Lihium Là vật liệu chính cho cực Graphite Pin Li-ion hay pin lithi-ion/ pin lithium-ion, âm trong hầu hết các LIB có khi viết tắt là LIB, là một loại pin sạc. Trong quá Ô tô (Phoenix Motorcars), trình sạc, các ion Li chuyển động từ cực dương Liti Titanate sang cực âm và ngược lại trong quá trình xả (quá điện lưới dự trữ, xe bus ("LTO", Li4Ti5O12) trình sử dụng). LIB thường sử dụng điện cực là các (Proterra) hợp chất mà cấu trúc tinh thể của chúng có dạng Cacbon Dụng cụ điện gia đình lớp (layered structure compounds), khi đó trong quá trình sạc và xả, các ion Li sẽ xâm nhập và điền Hợp kim thiếc Dụng cụ điện (Sony đầy khoảng trống giữa các lớp này, nhờ đó phản coban (CoSnx) Nexelion battery) ứng hóa học xảy ra. Các vật liệu điện cực có cấu Smart phones, với công Silicon/Cacbon trúc tinh thể dạng lớp thường gặp dùng cho catot suất 5.000 mAh là các hợp chất ô xít kim loại chuyển tiếp và Li, như: LiCoO2, LiMnO2, dùng cho điện cực âm là 3. Các phương pháp tái chế pin thải liti graphite. Dung dịch điện ly của pin cho phép các ion Li chuyển dịch từ cực nọ sang cực kia nghĩa là Để thu hồi kim loại từ pin thải, thường phải có khả năng dẫn ion Li, tuy nhiên, yêu cầu là dung tiến hành theo 2 bước: dịch này không được dẫn điện (Pusztai và nnk., Bước 1: là quá trình đập, nghiền sau đó dùng 2019; Mengyuan Chen và nnk., 2019; các quá trình sàng, tuyển để tách thô các tạp chất. Bước 2: dùng các phương pháp luyện kim để Pin Liti-ion bao gồm bốn thành phần: triết tách thu hồi kim loại hoặc hợp chất ở dạng - Catot: oxit kim loại liti (điện cực) thường từ sạch. Đây là bước quan trọng quyết định khả năng LiCoO2 và LiMnO4, LiFePO4 (Bảng 1). thu hồi các kim loại có giá trị trong pin thải. - Anot: thường dùng là graphite và các vật liệu Phương pháp luyện kim để thu hồi kim loại từ cacbon khác hoặc một số hợp chất polyme (Bảng pin thải theo 3 hướng: hỏa luyện, thủy luyện hoặc 2). kết hợp hỏa luyện với thủy luyện. - Dải phân cách, ngăn cách hai cực. - Chất lỏng, khan (dung dịch hữu cơ) cho phép 3.1. Phương pháp hỏa luyện các ion Li chuyển dịch từ cực nọ sang cực kia trong Phương pháp này được đặc trưng bởi việc sử quá trình xả, sạc điện. dụng nhiệt độ cao. Trong quá trình xử lý nhiệt đối với pin thải, một số phản ứng có thể xảy ra như
4. Phùng Tiến Thuật và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62 (3b), 94 - 102 97 phân hủy các hợp chất, khử và bay hơi các kim loại Ni(OH)2 NiO +H2O T= 2300C (3) hoặc hợp chất của kim loại. Cd(OH) CdO + H O T= 3000C (4) Phương pháp hỏa luyện được sử dụng để thu 2 2 hồi các kim loại như Ni, Zn, Cd trong các loại pin Quá trình tái chế nếu không sử dụng chất khử, kiềm hay pin kẽm (Zn-C), pin niken (NiCd). thì phải tạo được áp suất chân không cho hệ thống Đối với các loại pin kiềm hay Zn-C chứa kẽm, vào khoảng 10–4 bar để cho phép phân hủy CdO ở quá trình nhiệt ban đầu là khử Hg ở nhiệt độ 850÷9000C tạo ra hơi Cd. Nếu quá trình được thực 450÷6000C, tiếp đó là quá trình nung khử ở nhiệt hiện với sự trợ giúp của chất khử (thường là độ cao hơn nhiệt độ sôi của kẽm (>9070C). Quá cacbon), thì quá trình khử các oxit của niken và trình thu hồi kẽm ban đầu là phản ứng của kẽm cadimi có thể xảy ra ở nhiệt độ tương đối thấp. kim loại với oxit mangan, tiếp đến ZnO tạo thành Điểm sôi của kim loại Cd là 7670C, vì vậy trên nhiệt lại được hoàn nguyên với chất khử (có thể là độ này Cd được tạo ra trực tiếp thành dạng hơi. cacbon sẵn có trong pin) ở nhiệt độ cao và tạo Đối với pin liti, phương pháp hỏa luyện thành hơi kẽm. Hơi kẽm sau đó được ngưng tụ để thường thực hiện ở nhiệt độ trên 1.0000C. Mặc dù thu hồi trong các buồng kín. Các phản ứng hóa học tốc độ phản ứng nhanh, công suất lớn, tuy nhiên xảy ra như sau: tiêu hao năng lượng lớn và liti nằm trong xỉ sẽ khó thu hồi (Lv và nnk., 2018; Georgi-Maschler và Zn + 2MnO → Mn O + ZnO (1) 2 2 3 nnk., 2012). Do đó, với loại pin này phương pháp ZnO + CO → Zn + CO2 (2) tái chế phổ biến là thủy luyện hoặc thủy luyện kết hợp với hỏa luyện. Pin NiCd cũng có thể được sử tái chế theo phương pháp hỏa luyện dựa trên quá trình chưng 3.2. Phương pháp thủy luyện cất Cd (Hình 1) (Mengyuan Chen và nnk., 2019; Espinosa và nnk., 2004). Phương pháp thủy luyện dựa trên khả năng Trong quá trình gia nhiệt, sau khi nước bay hòa tan của các kim loại trong các dung môi khác hơi, sự phân hủy của Cd(OH)2 và Ni(OH)2 diễn ra nhau. Hình 2 thể thiện các bước công nghệ theo như sau: (Mengyuan Chen và nnk., 2019; phương pháp thủy luyện để thu hồi các kim loại từ Alexandru Sonoca và nnk., 2015; Espinosa và nnk., 2004). Pin thải Pin thải Phân loại và tách cơ học Phân loại Tiền xử lý Tách cơ học Hòa tách Nhiệt phân Làm sạch dung dịch Chưng bay hơi Thu hồi kim loại Cd Hỗ hợp kim loại Fe, Ni, Co Kim loại / hợp chất Hình 1. Quy trình hỏa luyện thu hồi kim loại Hình 2. Sơ đồ mô tả các bước chính trong quy từ pin NiCd (Mengyuan Chen và nnk., trình thủy luyện tái chế pin (Jingjing và nnk., 2019; Espinosa và nnk., 2004). 2020; Mengyuan và nnk., 2019).
5. 98 Phùng Tiến Thuật và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62 (3b), 94 - 102 pin thải và Hình 3 là ví dụ về sơ đồ thủy luyện sử Các bước của quy trình này được thực hiện dụng Natri pesunphat (Na2S2O4) để thu hồi liti từ như sau: đầu tiên, các bộ phận của pin phải được pin liti photphat (LiFePO4) (Mario Pagliaro và tách riêng về mặt vật lý, sau đó tách cực dương và Francesco Meneguzzo, 2019). cực âm; bước tiếp theo, hòa tan kim loại từ cực âm Pin thải Phân tách cơ học Na2S2O4 Catot Thành phần khác Anot Tỷ lệ hòa tan Hòa tách Li : 99,9% Al : 0,584% n à o Fe : 0,048% h n Dung dịch P : 0,587% ầ Bã hòa tách u t h c ị d Kết tủa LiCO Sàng g 3 n u D Dung dịch cái LiCO3 FePO4 Vụn nhôm Kết tinh lạnh Na2SO4.10H2O Hình 3. Sơ đồ công nghệ thu hồi Li từ pin LiFePO4 sử dụng Na2S2O4 Mario Pagliaro và Francesco Meneguzzo, 2019). Bảng 3. Một số chất khử và dung môi được sử dụng trong phương pháp thủy luyện (Li và nnk., 2012; Mengyuan và nnk., 2019; Jingjing và nnk,. 2020). Hiệu suất hòa tách TT Chất khử Dung môi hòa tách Điều kiện Li (%) Co (%) H2SO4 750C, 60 min 99% 70% Oxalic acid 800C, 120 min 98% 68% 1 Ascorbic acid Citric acid 800C, 360 min 99,9% 80% Malic acid 900C, 30 min 99,9% 90% Iminodiacetic acid 800C, 360 min 99% 91% HCl 800C, 120 min 97% 99% HNO3 800C, 60 min 99,9% 99,9% DL-malic acid 800C, 40 min 94% 93% 2 H2O2 H2SO4 750C, 10 min 99% 99% Citric acid 800C, 90 min 99% 95% H3PO4 800C, 120min 99% 90% 3 HCl HCl 800C, 120 min 99% 97% 4 H2SO4 H2SO4 950C, 240 min 93% 66% 5 Na2S2O4 H2SO4 200C, 45 min - 96% H SO 950C, 120 min 96% 98% 6 Glucose 2 4 Citric acid 800C, 120 min 99% 92% 7 Tea wast Citric acid 900C, 120 min 98% 96% 8 Ethanol H2SO4 900C, 90 min 99% 99%
6. Phùng Tiến Thuật và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62 (3b), 94 - 102 99 bằng việc sử dụng dung môi phù hợp; cuối cùng là Pin thải thực hiện kết tinh, kết tủa để thu hồi kim loại. Bảng 3 thể hiện một số loại dung môi và chất khử được Phóng điện và tháo dỡ sử dụng, cũng như hiệu suất hòa tách đối với liti và coban trong pin thải. Dung môi Vỏ nhựa và kim Catot Anot Phương pháp thủy luyện hiện nay đang được hữu cơ loại nghiên cứu và ứng dụng nhiều do hiệu suất thu hồi cao (lên tới 99%), tính chọn lọc tốt. Tuy nhiên, Nhiệt phân chân không nhược điểm của phương pháp này là việc sử dụng một số dung môi axit sẽ gây ảnh hưởng tới môi Bột catot trường sau tái chế (Pusztai và nnk., 2019; Li và nnk., 2012; Jha và nnk., 2013). Nung khử 3.3. Kết hợp hỏa luyện và thủy luyện Hòa tan trong nước Gần đây, các nhà khoa học trên thế giới đang NaOH hướng tới những nghiên cứu thân thiện với môi Kết tủa Co(OH)2 trường hơn trong khi vẫn đảm bảo tỷ lệ thu hồi các kim loại liti và coban từ pin thải bằng việc kết hợp Co(OH)2 Lọc Dung dịch quá trình nung khử ở nhiệt độ cao và hòa tách Na2CO3 trong nước. Điển hình hiện nay là quá trình nung Nung Kết tủa LiCO3 khử trong muối amoni ở nhiệt độ khoảng Lọc 300÷4000C để tạo muối clorua của liti và coban. Co3O4 Các muối này sau đó được hòa tan vào nước. Cuối LiCO3 công đoạn, Co sẽ được kết tủa dạng Co(OH)2 bằng việc cho thêm NaOH và liti kết tủa dạng Li2CO3 Hình 4. Quy trình công nghệ thu hồi Li, Co bằng quá bằng việc cho thêm Na2CO3 vào dung dịch (Hình trình nung khử trong NH4Cl kết hợp hòa tách kết tủa 4) (Fan và nnk., 2019; Zhang và nnk., 2019). (Zhang và nnk., 2019; Yiqi và nnk., 2020). Phương pháp này đang được nghiên cứu bởi nhiều nhà khoa học bởi muối clorua thân thiện với môi trường hơn so với việc sử dụng axit. Hơn nữa 2LiCoO2 + 8HCl→2CoCl2 + 2LiCl+ muối clorua có ưu điểm (Fan và nnk, 2019; Zhang Cl2(hơi) + 4H2O(hơi) (7) và nnk, 2019): - Clo có hoạt tính cao, tốc độ phản ứng nhanh; Giai đoạn 3: Tái tạo HCl từ các sản phẩm của - Điểm nóng chảy và điểm sôi thấp; giai đoạn 1 và 2. - Sản phẩm phản ứng dễ dàng xử lý và thu hồi. 3Cl2(hơi) + 2NH3(hơi)→N2(hơi) + 6HCl(hơi) (8) Trong quá trình nung khử, sự phân ly và sự hình thành các sản phẩm của các phản ứng hóa Phản ứng tổng: học xảy ra theo 3 giai đoạn (Fan và nnk, 2019; 3NH4Cl + LiCoO2 → CoCl2 + LiCl + Zhang và nnk, 2019). 1/6N2(hơi) +2H2O+8/3NH3 (9) Giai đoạn 1: xảy ra phản ứng phân ly của muối Ngoài sử dụng muối amoni clorua, có thể sử NH Cl tạo ra HCl và NH ở dạng hơi. 4 3 dụng muối amoni sunphat với quy trình tương tự NH4Cl → HCl(hơi) + NH3(hơi) (5) (Zhang và nnk., 2019; Yiqi và nnk., 2020). HCl(hơi) + NH3(hơi) → NH4Cl (6) 4. Thực trạng và định hướng công nghệ tái chế Giai đoạn 2: Tương tác của LiCoO2 với HCl vừa pin thải liti tại Việt Nam hình thành từ giai đoạn 1 để tạo ra CoCl2 và LiCl. Theo thông tin đăng tải trên trang báo điện tử Cl2 và H2O cũng được hình thành trong giai đoạn Tài Nguyên và Môi trường của Bộ Tài nguyên và này và ở trạng thái hơi. Môi trường tháng 12 năm 2020, mỗi người dân
7. 100 Phùng Tiến Thuật và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62 (3b), 94 - 102 Việt Nam thải ra trung bình 1,3 kg chất thải điện được ứng dụng ở nhiều nơi trên thế giới để thu hồi tử mỗi năm. Việc thu gom rác thải điện tử cũng liti và các kim loại khác từ pin thải liti. Do vậy, được thực hiện qua các nguồn không chính thức, trước mắt có thể nghiên cứu các quy trình thủy chủ yếu là những người thu mua đồng nát, các cơ luyện để áp dụng với điều kiện hiện tại của nước sở thu gom tự phát. Rác thải điện tử, sau đó được ta. Nhưng cũng cần có những xem xét cụ thể về đưa về các làng nghề để tái chế như: Tề Lỗ (Vĩnh việc lựa chọn dung môi hòa tách phù hợp nhằm Phúc), Đan, Bùi Dâu, Dị Sử (Hưng Yên) hoặc Tràng đảm bảo về khả năng thu hồi kim loại, cũng như Minh (Hải Phòng), Tại các làng nghề này, các hoạt những vấn đề ô nhiễm môi trường sẽ gây ra. động tái chế thực ra chỉ mới là sơ chế, chủ yếu là Phương pháp kết hợp quá trình nung khử tháo dỡ, phân loại (tách nhựa, đồng, nhôm, thủ trong muối amoni sau đó hòa tách trong môi công). Việc tái chế không đúng quy cách (đặc biệt trường nước đang là hướng nghiên cứu được đối với các pin điện hóa đang được sử dụng cho đánh giá là thân thiện với môi trường. Đây cũng là điện thoại thông minh, máy tính bảng, ) là mối hướng nên đầu tư nghiên cứu nhằm đáp ứng họa lớn khi các chất độc hại và kim loại nặng bị rò những yêu cầu có thể thay đổi trong tương lai. rỉ ra môi trường. Ở Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên Nhận biết sớm được vấn đề nghiêm trọng từ cứu sâu về tái chế pin thải liti. Nguyên nhân không rác thải điện tử, đặc biệt là pin điện hóa, từ năm chỉ do chi phí nghiên cứu lớn, mà còn do chưa 2015, Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định số được trang bị đủ các thiết bị phù hợp, đáp ứng 16/2015/QĐ-TTg quy định về thu hồi, xử lý sản được các yêu cầu cho các nghiên cứu thử nghiệm. phẩm thải bỏ. Trên cơ sở đó, Bộ TN&MT cũng đã Do đó, để lựa chọn được phương pháp tái chế phù ban hành Thông tư số 34/2017/TT-BTNMT hợp, an toàn và thân thiện môi trường, cần thiết hướng dẫn về việc thực hiện vấn đề này. phải có sự đầu tư đồng bộ hệ thống các thiết bị Hiện nay, tại nhiều nơi trên cả nước đã và hiện đại, trên các quy mô khác nhau, nhằm đáp đang đẩy mạnh thực hiện mô hình thu gom pin ứng kịp thời và chính xác cho các nghiên cứu. Từ thải, rác thải điện tử; đồng thời vận động nhân dân đó có đủ cơ sở dữ liệu để so sánh, đánh giá, và sau không vứt pin điện hóa lẫn với rác thải thông cùng là lựa chọn được phương án phù hợp nhất thường. Điển hình là chương trình “Việt Nam tái với từng loại pin được tái chế. Vấn đề môi trường chế”, đây là chương trình thu hồi, xử lý, tái chế rác cũng cần được xem xét kỹ trong các nghiên cứu thải điện tử miễn phí do các nhà sản xuất thiết bị này. điện tử khởi xướng nhằm tuân thủ Quyết định số 16 nêu trên của Thủ tướng Chính phủ nhằm bảo 5. Kết luận vệ môi trường ( Thực tế hiện nay cho thấy, nhu cầu về năng Về vấn đề điện thoại di động, trên trang tin tức lượng và dự trữ năng lượng ngày càng tăng và việc VTV News của Đài truyền hình Việt Nam cho biết, nghiên cứu áp dụng các công nghệ tái chế pin thải tại Việt Nam, tỷ lệ sử dụng điện thoại di động là vô cùng cần thiết. Đặc biệt đối với pin liti, loại chiếm đến 70% dân số, trong đó, tỷ lệ người sử pin đang được sử dụng nhiều nhất hiện nay cho dụng điện thoại thông minh chiếm hơn 45%, xếp các thiết bị điện tử. hạng thứ 15 trên thế giới. Việc tái chế pin có thể được thực hiện theo Các số liệu về thực trạng hiện nay cho thấy, phương pháp hỏa luyện, thủy luyện hoặc kết hợp một khối lượng lớn pin điện hóa sẽ được thải bỏ hỏa luyện với thủy luyện. Phương pháp hỏa luyện trong vài năm tới. Do vậy, việc định hướng thu thường thực hiện ở nhiệt độ cao, tốc độ phản ứng gom và nghiên cứu ứng dụng công nghệ tái chế nhanh, công suất lớn, tuy nhiên tiêu hao năng phù hợp là vô cùng cấp bách đối với Việt Nam. lượng lớn và liti nằm trong xỉ sẽ khó thu hồi, do đó Hiện tại, chưa có công trình nghiên cứu cụ thể chủ yếu được áp dụng đối với một số pin kiềm hay nào đánh giá về sự phù hợp của các phương pháp pin kẽm, pin niken (NiCd). tái chế cho điều kiện của Việt Nam. Tuy nhiên, từ Phương pháp thủy luyện hiện nay đang được những đánh giá trên cho thấy, phương pháp thủy nghiên cứu và áp dụng nhiều trong thực tế do hiệu luyện ít tiêu hao năng lượng hơn, quy mô đầu tư suất thu hồi cao, tính chọn lọc tốt. Tuy nhiên, việc cũng linh động hơn. Phương pháp này cũng đang
8. Phùng Tiến Thuật và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62 (3b), 94 - 102 101 sử dụng axit sẽ gây ảnh hưởng tới môi trường sau IEA, (2020). Global EV Outlook 2020, IEA, Paris tái chế. Phương pháp thiêu kết - hòa tách: nung khử 2020. để tạo muối hòa tan của kim loại sau đó hòa tách Jha M. K., Kumari A., Jha A. K., Kumar V., Hait J., Pandey trong nước đang là hướng mới triển vọng thân B. D., (2013). Recovery of lithium and cobalt from thiện môi trường, được nhiều nhà khoa học waste lithium ion batteries of mobile phone. nghiên cứu. Tuy nhiên, phương hướng này vẫn chỉ Waste Manage, 33 (9), 1890-1897. đang được thực hiện trong các phòng thí nghiệm. Kirti Richa, Callie W. Babbitt, Gabrielle Gaustad, Xue Ở Việt Nam, vấn đề tái chế pin thải liti là vô Wang, (2014), A future perspective on lithium-ion cùng cần thiết khi mà loại pin này đang xuất hiện battery waste flows from electric vehicles. trong rất nhiều thiết bị điện tử và phương tiện Resources, Conservation and Recycling, Volume giao thông với số lượng lớn. Đánh giá các quy trình 83, Pages 63-76 công nghệ đang được sử dụng trên thế giới thì Lv, W.; Wang, Z.; Cao, H.; Sun, Y.; Zhang, Y.; Sun, Z thủy luyện được coi là ít tiêu tốn năng lượng và (2018). A Critical Review and Analysis on the phù hợp hơn cả với điều kiện của nước ta hiện nay. Recycling of Spent Lithium-Ion Batteries. ACS Một vấn đề quan trọng khác để tăng tính hiệu Sustainable Chem. Eng, 6 (2), 1504-1521 quả và kinh tế cho việc tái chế pin ở Việt Nam là Li, L.; Lu, J.; Ren, Y.; Zhang, X. X.; Chen, R. J.; Wu, F.; việc phân loại cần được thực hiện tốt khi thu gom. Amine, K., (2012). Ascorbic-acid-assisted Cũng cần phải có những đầu tư nhất định cho recovery of cobalt and lithium from spent Li-ion những nghiên cứu thử nghiệm từ quy mô phòng batteries. J. Power Sources, 218, 21-27. thí nghiệm cho đến việc triển khai thực tế. Mario Pagliaro, Francesco Meneguzzo (2019). Lithium battery reusing and recycling: A circular Những đóng góp của tác giả economy insight. Heliyon 5 (2019), e01866. Tác giả Phùng Tiến Thuật hình thành ý tưởng Mengyuan Chen, Bin Chen, Xiaotu Ma, Yan Wang and bài báo, lên bản soạn, đọc và chỉnh sửa bản thảo et al., (2019). Recycling End-of-Life Electric cuối cùng của bài báo; Trần Văn Được thu thập tài Vehicle Lithium-Ion Batteries, Joule 2019, liệu và phân tích các số liệu liên quan. Pusztai, Tamás & Szamosi, Zoltán, (2019). Recycling Tài liệu tham khảo of Lithium Batteries. MultiScience - XXXIII. microCAD International Multidisciplinary Alexandru Sonoca, Jack Jeswieta, Vi Kie Soob, (2015). Scientific Conference University of Miskolc, 23-24 Opportunities to Improve Recycling of May, 2019. Automotive Lithium Ion Batteries. Procedia CIRP, Jingjing Zhao, Beilei Zhang, Hongwei Xie, Jiakang Qu, Vol. 29. 2015. DOI: 10.1016/j.procir.2015.02.039. Xin Qu, Pengfei Xing, Huayi Yin., (2020). Espinosa, D.C.R.; Tenório, J.A.S, (2004). Fundamental Hydrometallurgical recovery of spent cobalt- aspects of recycling of nickel–cadmium batteries based lithium-ion battery cathodes using ethanol through vacuum distillation. Journal of Power as the reducing agent. Environ. Res. 2020, 181, Sources, 135, 320–326, 2004. 108803-108812. Fan E., Li L., Lin J., Wu J., Yang J., Wu F., Chen R., (2019). Zhang, B.; Xie, H.; Lu, B.; Chen, X.; Xing, P.; Qu, J.; Song, Low Temperature Molten-Salt-Assisted Recovery Q.; Yin, H., (2019). A Green Electrochemical of Valuable Metals from Spent Lithium-Ion Process to Recover Co and Li from Spent LiCoO2- Batteries. ACS Sustainable Chem. Eng. 2019, 7 Based Batteries in Molten Salts. ACS Sustainable (19), 16144-16150. Chem. Eng. 7 (15), 13391-13399. Georgi-Maschler T., Friedrich B., Weyhe R., Heegn H., Yiqi Tang, Beilei Zhang, Hongwei Xie, Xin Qu, Pengfei Rutz M., (2012). Development of a recycling Xing, Huayi Yin, (2020). Recovery and process for Li-ion batteries. J. Power Sources regeneration of lithium cobalt oxide from spent 2012, 207, 173-182. lithium-ion batteries through a low-temperature ammonium sulfate roasting approach. Journal of Power Sources, 474 (2020) 228596.
9. 102 Phùng Tiến Thuật và nnk./Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62 (3b), 94 - 102 Quyết định số 16/2015/QĐ-TTg, ngày 22 tháng 5 năm 2015 của Thủ tướng Chính phủ, quy định về rac-thai-dien-tu-can-che-tai-manh-hon- thu hồi, xử lý sản phẩm thải bỏ. 317790.html Thông tư số 34/2017/TT-BTNMT ngày 04 tháng 10 năm 2017 của Bộ Tài nguyên và Môi trường. ung-dung-viet-nam-6-thang-dau-nam-2020-co- gi-noi-bat-20201026202145475.htm