Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

достигает 27 %. Сообщается, что к 2030 г. в мире появится около 1,4 тыс. т. отработанных ЛИА от электромобилей [1], которые как отходы второго класса опасности должны поступать на переработку. Перед извлечением ценных компонентов (Li, Ni, Co) отработанные ЛИА проходят стадию предварительной обработки измельчением разряженных ячеек с получением «черной массы» или ручной разборкой аккумуляторов с получением катодной массы [2]. Первый способ является более простым, но при механическом измельчении затруднительно извлечение таких компонентов, как медь, алюминий и графит. Разделение составляющих ячейки на компоненты при ручном демонтаже решает данную проблему. Катод является наиболее ценным составляющим ЛИА, поэтому целью данной работы была разработка эффективного метода получения активного материала катода (АМК) из отработанных литий-ионных аккумуляторов методами термической и ультразвуковой обработки. М а т е р и а лы и методы Получение АМК включало в себя такие стадии, как разрядку отработанных ЛИА в растворе NaCl, ручной демонтаж ячейки, термическую или ультразвуковую обработку катодного материала и просеивание АМК через сито с размером ячеек 400 мкм. Использовали обрезки катодного материала размером 10 x 15 см. Термическая обработка проводилась в муфельной печи в воздушной атмосфере при следующих параметрах: скорость нагрева — 5 0С/мин; температура выдержки — 550 0С; время выдержки — 1 ч. Процесс разделения АМК ультразвуковой обработкой проводился при температуре 60 °С в течение 7 ч. Твердую и жидкую фазы разделяли фильтрованием на нутч-фильтре. Расчет массовой доли элемента, перешедшего в раствор, рассчитывали по формуле: Жэл (Cэл(р'р)‘ V р-ра)/ (Cэл(р'р)‘ V р-ра+ Жэл(АМК)*m АМ к) , (1) где Сэл(р-р)— концентрация элемента в растворе, г/л; Ир-ра— объем раствора, л; ^эп(лмк) — массовая доля элемента в АМК, %; mАмк - масса АМК, г. Анализ химического состава АМК проводился методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП) на приборе Agilent Technologies 700 Series (США). Размерные характеристики определялись методом лазерной дифракции на приборе Beckman Coulter LS 13 320. Погрешность измерений составляет 1 %. Исследование микроструктуры проводилось методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) на приборе Tescan Vega 3SB. Управление им осуществлялось при помощи специального пакета программ в системе Windows. Для проведения исследования порошок АМК наносился на токопроводящий скотч, который размещается в рабочей камере прибора. После этого происходило вакуумирование системы. Съемка проводилась при увеличении образца до 50 тыс. раз. Р е зу л ь т а ты На рис. 1 представлен внешний вид алюминиевого токосъемника после отделения АМК ультразвуковой и термической обработкой. Из рис. 1 видно, что после ультразвуковой обработки на алюминиевой фольге еще остается слой частиц АМК, в то время как после обжига токосъемник выглядит более очищенным. Температура термической обработки, равная 550 °С, выбрана, исходя из данных термогравиметрического анализа, представленного в работе [3]. При данной температуре происходит удаление таких примесей, как органические растворители, связующее поливинилиденфторид (ПВДФ) и сажа. Разложение ПВДФ происходит по следующей реакции [4]: -(CH 2 CF 2 )-n = C + Фториды + HF. (2) В воздушной атмосфере возможно также образование газов CO и CO 2 . В табл. 1 представлено сравнение эффективности отделения АМК от алюминиевой фольги двумя методами. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 62-67. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 62-67. © Кордик В. О., Соколова Ю. В., Кузнецов Д. В., 2025 63