Хаягдал лити-ион батерейг сэргээх патентын схемийн талаархи судалгааны статус кво-г тайлбарлана уу

Аўтар: Iflowpower - Cyflenwr Gorsaf Bŵer Cludadwy

Дэлхий дахины нөөцийн хомсдол нэмэгдэж, байгаль орчныг хамгаалах зайлшгүй шаардлагатай байгаа энэ үед нөөцийн хэрэглээг багасгах, хүрээлэн буй орчны бохирдлыг бууруулах зорилгоор шинэ эрчим хүчийг боловсруулж, аажмаар өргөн хүрээний зөвшилцөл болж байна. Эрчим хүчний шинэ салбар тасралтгүй хөгжихийн хэрээр лити-ион батерейны хэмжээ улам бүр томорч, манай улс аль хэдийн дэлхийн батерейны үйлдвэрлэл, хэрэглээ болсон. 2013 онд үндэсний хэмжээнд 2013-2015 онд шинэ эрчим хүчний автомашин татаас стандарттай холбоотой бодлого, шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгсэл хурдацтай хөгжүүлэх; 2015 онд үндэсний татаасын бодлого, шинэ эрчим хүчний автомашины үйлдвэрлэл, борлуулалтын өсөлтөд нөлөөлсөн.

Манай улсын шинэ эрчим хүчний автомашины зах зээлд тэсрэх хүч нэмэгдэж байгаа энэ үед шинэ эрчим хүчний машины зүрхний хүч нь мөн л завины хэмжээ юм. 5-10 жилийн хугацаатай шинэ эрчим хүчний тээврийн хэрэгслийн лити батерейг ашигласнаар 2018 оноос эхлэн эрчим хүчний лити батерейг дахин боловсруулах зах зээл гарч эхэлнэ. Олон тооны лити-ион батерейнууд хаягдаж, дахин боловсруулах ажил зайлшгүй шаардлагатай.

2018 оны 2-р сарын 26-ны өдөр Аж үйлдвэр, мэдээллийн технологийн яам, Шинжлэх ухаан, технологийн яам, Байгаль орчныг хамгаалах яам, Холбооны хяналтын яам, Холбооны хяналтын яам, Чанарын хяналтын яам, 2018 оны 2-р сарын 26-ны өдрийн Долоо дахь намын мэдэгдэл, эрчим хүчний шинэ тээврийн хэрэгслийн эрчим хүч хадгалах зайг дахин боловсруулах менежментийг бэхжүүлэх, салбарын хөгжлийг стандартчилах зорилгоор динамик лити батерейны дахин боловсруулалтыг дэмжих зорилгоор Хорио цээрийн дэглэм, Шинэ эрчим хүчний автомашины эрчим хүчний батарейг дахин боловсруулах менежментийн түр зуурын арга хэмжээ. Хаягдал литийн ион динамик литийн батерейг дахин боловсруулах нь манай улсын дугуй эдийн засгийг хөгжүүлэхэд түлхэц болохоос гадна манай улсад экологийн соёл иргэншлийг бий болгоход чухал ач холбогдолтой юм. Одоогийн байдлаар литийн ион батерейг дахин боловсруулах, дахин ашиглах асуудал бүх салбарын анхаарлын төвд байна.

Хаягдал лити-ион батерейг сэргээх товчхондоо лити ион батерейнд эерэг электрод, сөрөг электрод, диафрагм, электролит ба зайны орон сууц гэх мэт хаягдал лити-ион батерейнд агуулагдах олон төрлийн бохирдуулагч бодисууд орно. Бохирдуулагч бодисууд нь хүнд металлын нэгдлүүд, литийн гексафторофосфат (LiPF6), бензол, эфирийн нэгдлүүд гэх мэт.

(Зураг 1-ийг үз), бичил биетний доройтлоос болж мууддаг. Батерейнд агуулагдах электродын материал зэрэг материалууд хүрээлэн буй орчинд орсны дараа хүнд металлын ион, органик бодис, нүүрстөрөгчийн тоос, фтор гэх мэт. байгаль орчныг ноцтой бохирдуулах болно.

Тэдгээрийн дотор эерэг материал нь хүнд металлын бохирдол, ус, хөрсийг бохирдуулдаг; сөрөг электродын материал нь тоосны бохирдол үүсгэдэг; электролит нь фтор шингэн ба органик бохирдлыг үүсгэдэг; диафрагмын материал нь цагаан бохирдол үүсгэдэг. Түүнчлэн амьдрах чадвартай зэс, никель, кобальт, марганец, лити гэх мэт металлууд нь нөөцийг үр ашиггүй зарцуулдаг.

在废旧锂离子电池回收的过程中，首先要对废旧锂离子电池的部件进行分解，然后对各部件分别进行回收利用（Ирээдүйн үйл явц ба технологийн тойм clingoflithium-ionsecondarybatteries，JinqiuXuaetal.，JournalofPowerSources，第177卷，2008年0一月十Four өдрүүд, 512–527 хуудас). Дахин боловсруулсан хаягдал литийн ион батерейнд дахин боловсруулсан металл болон дахин сэргээгдсэн литийн ион батерейны материалууд орно.

Одоогийн дахин боловсруулалтын гол зүйл бол эерэг материал өндөр, үнэ өндөр, эдийн засгийн үр ашиг нь их юм. Гэсэн хэдий ч батерейны бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд, тухайлбал диафрагм, электролит, сөрөг электродын идэвхтэй материал зэрэг нөхөн сэргэлт бага байдаг. Тэдгээрийн дотор металлыг сэргээх үе шат нь лити-ион батерейны урьдчилсан боловсруулалт, хоёрдогч боловсруулалт, гүн боловсруулалт, салгах цэвэршүүлэх зэрэг орно.

Сэргээгдсэн литийн ион батерейг бэлтгэх үе шатанд литийн ион батерейг урьдчилан боловсруулах, литийн ион батерейны материалд шатаасан литийн эх үүсвэр, төмрийн эх үүсвэр гэх мэт нэмэлт боловсруулалт орно. Урьдчилан боловсруулалтын үе шат нь гүн цэнэггүйжүүлэх процесс, эвдэрсэн, физик ангилах, батерей дахь электродын материалын үлдэгдэл цахилгааныг ялгаруулах, хог хаягдлыг идэвхгүй болгох, савлах, механик задлах, зайны гаднах яндан ба зайг нунтаглах гэх мэт хэд хэдэн ажлыг багтаах нь чухал юм.

Диафрагм, электролит, орон сууцыг физик ангилах замаар олж авах боломжтой бөгөөд бутлах явцад эерэг ба сөрөг цахилгаан электролизийг олж авдаг, механик физикийн ашиглалтын улмаас хэсэгчилсэн сөрөг электродын материалыг субстратаас салгаж авдаг боловч ихэнх материалууд нь субстрат дээр бэхлэгдсэн байдаг. Тиймээс эвдэрсэн зайны хаягдал дээр хоёрдогч боловсруулалт хийх шаардлагатай. Хоёрдогч эмчилгээний зорилго нь эерэг ба сөрөг идэвхтэй материал, субстратыг бүрэн тусгаарлах явдал юм.

Сөрөг электродын холбогч нь ихэвчлэн усанд уусдаг холбогчийг ашигладаг тул сөрөг электродын идэвхтэй материал ба зэс тугалган цаасны хоорондох холболт сул, сөрөг электродын хог хаягдлыг усан уусмалд байрлуулж, хүчтэй хутгах нь хоёуланг нь бүрэн салгаж чадна. Зангилаа холбогч нь PVDF ба N-метилпирролидон (NMP) холимог уусмал юм. Уусгагч NMP-ийн хэмжээнээс шалтгаалан эерэг электродын материал ба хөнгөн цагаан тугалган цаасыг хүчтэй холбоход хүргэдэг тул салгахад хэцүү байдаг.

Тиймээс хоёрдогч эмчилгээний явцад электродын эерэг материал ба хөнгөн цагаан тугалган цаас, хоёрдогч боловсруулалтын дараа олж авсан батерейны хог хаягдал, шүүлтүүрийн дараа хөнгөн цагаан тугалган цаас, эерэг материалыг олж авах нь чухал юм. Хөнгөн цагаан тугалган цаасыг хайлалтыг сэргээхэд шууд ашиглаж болох ба эерэг электродын материал нь металлын үнийг сэргээхэд оршино. Гүн эмчилгээний зорилго нь хүнд металлын ионуудыг (CO2 +, Li +, Ni2 +, Mn2 +, Cu2 +, Al3 +) нөхөн сэргээх явдал юм.

Гүн боловсруулалтын үе шатууд Чухал зүйлд уусгах, ялгах цэвэр хоёр процесс орно. Уусгах үйл явц нь хүчилд дүрэх, бичил биетээр уусгах чухал үйл ажиллагаа юм. Салах, цэвэршүүлэх үйл явц нь чухал бөгөөд олборлох арга, цахилгаан химийн аргыг ашигладаг.

Vientiane Cloud Operation Platform дээр тулгуурлан энэхүү баримт бичиг нь литийн ион батерейны дотоод болон гадаадад тархалтад дүн шинжилгээ хийж, үүнийг бага цамцны патентын технологийн эзэнд хүргэх, мөн тэд манай улсын патентлагдсан технологийн зохион байгуулалтад юу хийдэг вэ гэдэгт найдаж байна. (1) Техникийн хөгжлийн чиг хандлага Дотоодын лити-ион батерейг сэргээх патентын технологи 1999 оноос эхэлж, 1999-2011 онуудад жил бүр патентын өргөдлийн хэмжээ багасч, мэдэгдэхүйц өсөхгүй байгаа нь техникийн соёололт шатандаа байгааг харуулж байна, судлах нь чухал бөгөөд судалгаа, техникийн гарц нь бас илүү муу байна (Зураг 2-ыг үз). Лити-ион батерейг сэргээх технологийг хөгжүүлснээр 2011 онд патент авах өргөдлийн тоо нэмэгдэж, ялангуяа 2013 оноос хойш эрчим хүчний шинэ бодлогод эрчим хүчтэй холбоотой хэд хэдэн шинэ бодлогыг нэвтрүүлснээр засгийн газар лити-ион батерейг дэмжиж эхэлсэн.

Компанийн шинэлэг хөгжил нь лити-ион батерейтай холбоотой судалгаа хийх боломжийг олгосон. Лити-ион батерейг идэвхтэй ажиллуулснаар литийн ион батерейг сэргээх техникийн гарц хурдацтай нэмэгдэж, патентын өргөдлийн тоо нэмэгджээ. Патентлагдсан өгөгдлийн хоцрогдолтой тул 2016 оныг 2017 онтой нь зөвхөн лавлагааны зориулалтаар ашиглах болно.

Гэхдээ үндсэндээ лити ион батерейгаар олж авсан патентын өргөдлийн хэмжээ их хэмжээгээр өсөх болно. Зураг 2-оос харахад хаягдал литийн ион батерейны хэрэглээний хэмжээ хараахан гараагүй байгаа нь энэхүү хээрийн технологи нь шинээр гарч ирж буй технологи бөгөөд өндөр хурдтай тогтвортой хөгжиж байгааг харуулж байна. Гадны улс орнууд андуурч, лити-ион батарейг сэргээх технологийг хөгжүүлэх нь илүү эрт байсан ч хэрэглээ нь бага байсан ч 2011 оноос хойш хэрэглээ нь нэмэгдсэн ч хэрэглээ нь манай улсаас хамаагүй бага юм.

Энэ нь литийн ион батерейг сэргээх судалгаа, хөгжүүлэлт нь гадаадын улс орнуудад хожуу хийгдэж байгаа хэдий ч манай засгийн газар лити-ион батерейны судалгаа, хөгжилд ихээхэн ач холбогдол өгч, асар их хэмжээний хөрөнгө оруулалт хийж байгааг харуулж байна. Дотоодын лити-ион батерейг сэргээх патентын өргөдөл гадаадаас хамаагүй өндөр байна Технологи өссөөр байна. (II) Дотоодын чухал патент хүсэгчийн хуваарилалт Зураг 3 нь манай улсад Хятад улсын чухал өргөдөл гаргагчийн патентын мэдүүлгийн тоо юм.

Лити-ион батерейг дахин боловсруулах салбар нь Хэфэй Цюан Гаокэгийн эрчим хүчний эрчим хүч, Бангпу дугуй технологи, Central Plains их сургууль, Greenmeal, Үндэсний эрчим хүчний сүлжээ, Ланжоугийн технологийн дээд сургууль, Тианчи литий, Хэнань багшийн их сургууль, Хятадын нисэхийн литийн цахилгаан, Тяньжин Технологийн дээд сургууль, миний эрчим хүчний Чийний их сургууль, Шанжингийн инженерийн дээд сургууль зэрэгт өмнөх дарааллаар жагсаж байна. BYD хувьцаа. Лити-ион батерейг дахин боловсруулах чиглэлээр их дээд сургууль, эрдэм шинжилгээний хүрээлэнгүүд, компанийн судалгаа, хөгжлийн урам зориг, судалгаа, хөгжлийн хүч чадал маш хүчтэй бөгөөд тодорхой үр дүн гарч байна. Үүнээс гадна хамгийн өндөр патентын мэдүүлэг болох Хэфэй Цисюань нь зөвхөн хаягдал литийн ион батерейг дахин боловсруулах салбарт төдийгүй литийн ион батерейны бусад салбарт томоохон патентын өргөдөл гаргасан бөгөөд лити-ион батерейны технологийн судалгаанаас хол түрүүлж байна.

(3) Дотоодын чухал ажил горилогчдын өргөдлийн чиг хандлагын дүн шинжилгээг чухал өргөдөл гаргагчийн өргөдлийн чиг хандлагаас харж болно. 2011 онд өргөдөл гаргах нь чухал. 2011 оноос хойш патентын мэдүүлэг маш бага байгаа нь дээр дурдсан шинжилгээтэй нийцэж байна (Зураг 4-ийг үз).

Тэдгээрийн дотроос Хэфэй Гуосюаны патентын мэдүүлэг илүү төвлөрч, 2016 онд хамгийн их төвлөрч, 2017 оны зарим патентын мэдүүлэг илчлээгүй байгаа тул Хэфэй Гуосюаны 2017 оны хэрэглээний чиг хандлага түр зуур үнэн зөв дүгнэлт хийх боломжгүй байна. Нэмж дурдахад, 2016 онд тэсэрч дэлбэрэх бодисууд гарч ирснийг харгалзахгүйгээр энэ салбарт хэрэглээний нөхцөл байдал илүү тархсан шинж чанартай байгааг мэдэж болно, энэ нь энэ чиглэлээр монополь эрх мэдлийг эзэмшээгүй өргөдөл гаргагчдыг мөн харуулж байна. Энэ бүс дэх өргөдлийн нөхцөл байдал нь илүү тархсан шинж чанарыг харуулсан бөгөөд энэ нь тухайн салбарт монополь эрх мэдэл эзэмшээгүй өргөдөл гаргагчдыг мөн харуулж байна.

(1) Хаягдал лити ион батерейг дахин боловсруулах Дахин боловсруулсан металл болон дахин сэргээгдсэн литийн ион батерейны материалыг дахин боловсруулах. Зураг 5-аас харахад одоогийн дотоод металлын нөхөн сэргэлт нь эерэг электродын материалаас өндөр байгаа нь мэдэгдэж байна. Эерэг электродын материалыг нөхөн сэргээх арга нь илүү төвөгтэй, техникийн хүндрэл, эрчим хүчний хэрэглээ өндөр байдаг тул энэ нь чухал юм.

(2) Зураг 6-д үзүүлсэн техникийн салбар тус бүрийн хувьд урьдчилсан боловсруулалт нь хаягдал лити ион батерейг задлах, эерэг идэвхтэй материал, хамтын шингэн, электролит, диафрагм болон түүнтэй адилтгах зүйлсийг салгах зэрэг хаягдал литийн ион батерейг урьдчилан боловсруулах, хоёрдогч боловсруулалтыг багтаасан болно. Металл нь литийн элементүүд болон бусад металлын элементүүдтэй нөхөн сэргээлтийг агуулдаг. Сөрөг электрод нь бал чулуу гэх мэт сөрөг электродын материалыг нөхөн сэргээх аргыг засахад чухал ач холбогдолтой.

Электролит нь электролитийг сэргээх аппаратаар электролит оруулах, мөн хаягдал литийн ион батерейг урьдчилан боловсруулах, хоёрдогч боловсруулалт хийх замаар электролит авах нь чухал юм. Чухал ач холбогдол нь диафрагмыг хэрхэн үр дүнтэй сэргээх явдал юм. Сэргээх нөхөн сэргэлт нь эерэг материалын нөхөн сэргэлт юм.

Зураг 6-аас харахад одоогийн байдлаар литийн ион батерейны хаягдал дахин боловсруулах, ялангуяа хаягдал лити-ион батерейг хэрхэн яаж задлах, эерэг ба сөрөг идэвхтэй материалыг хэрхэн үр дүнтэй ялгахад хүрэх зэрэг нь урьдчилсан болон хоёрдогч боловсруулалтанд чухал ач холбогдолтой байдаг. Шингэн, электролит ба диафрагм. Металлыг нөхөн сэргээх, эерэг нөхөн сэргээх патентын мэдүүлэг төдийлөн байдаггүй.

Хаягдал лити-ион батерейны хамгийн үнэ цэнэтэй, техникийн бэрхшээл нь металлыг нөхөн сэргээх, эерэг материалыг нөхөн сэргээх явдал бөгөөд энэ талын судалгаа харьцангуй бага байгаа нь дотоодын судалгаа судалгааны эхний шатанд байгааг харуулж байна. Тэдгээрийн дотроос хаягдал лити-ион батерейны техникийн хүндрэлийн хүндрэлд Грийн Мэй, Ланжоугийн Технологийн Их Сургууль, Хэнань Багшийн Их Сургууль хамгийн их хэрэглээтэй, ялангуяа Ланжоугийн Технологийн Их Сургууль, Хэнань Багшийн Их Сургууль зэрэг нь хамгийн их хэрэглээтэй бөгөөд судалгаа нь нөхөн сэргэлтэд чухал ач холбогдолтой юм. Энэ нь хаягдал литийн ион батерейг дахин боловсруулахад хүндрэлтэй байгаа тул түүний чухал судалгаа, боловсруулалт коллеж, их дээд сургуулиудад төвлөрсөн хэвээр байгааг харуулж байна.

Хэфэй Гуосюан нь харьцангуй том хэмжээтэй хэдий ч хаягдал лити-ион батерейг урьдчилан боловсруулах, хоёрдогч боловсруулах, металлыг нөхөн сэргээх талаар бага судалгаа хийх нь чухал юм. Бусад өргөдөл гаргагчид нь хаягдал лити-ион батерейг урьдчилан боловсруулах, хоёрдогч боловсруулалт хийх патентын өргөдөл юм. Зураг 7-оос харахад гэр ахуйн хаягдал лити-ион батерейны судалгаа, хөгжүүлэлт одоогоор маш хэцүү урьдчилсан болон хоёрдогч боловсруулалтад төвлөрч байна.