Ученые КазНУ разрабатывают экологически безопасную технологию извлечения ценных компонентов из отработанных литий-ионных батарей

К 2050 году производство электромобилей в мире превысит 100 миллионов единиц, что существенно повысит спрос на литий-ионные батареи (ЛИБ) и объемы их утилизации. Отработанные ЛИБ содержат токсичные и экологически опасные компоненты - горючие электролиты, тяжелые металлы и материалы, склонные к самовозгоранию при повреждении корпуса. В то же время они являются ценным источником редких и дорогостоящих металлов - лития, кобальта, никеля и марганца, природные запасы которых ограничены и сосредоточены в нескольких странах.

В Казахстане культура сбора батарей слабо развита - доля перерабатываемых бытовых отходов не превышает 18%, а мощность двух пилотных заводов, открытых в 2024 году (740 тонн в год), несоизмерима с объемом образующихся отработанных источников тока. Цель программы - проведение прикладных исследований по экологически безопасному извлечению ценных компонентов из использованных литиевых аккумуляторов с применением механохимических, сонохимических, электрохимических, гидрохимических и сольвохимических методов, а также разработка экономически эффективной технологии и создание пилотной установки.

Программа включает девять задач: формирование культуры сбора и переработки батарей на территории Казахстана; разработку способов безопасного демонтажа и сортировки различных типов батарей; создание процедуры проверки батарей для вторичного использования; разработку установки по безопасному разряду батарей; создание методов переработки компонентов методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в проточном реакторе; разработку режимов механоактивации с использованием планетарной мельницы и аттритора; создание метода прямой регенерации катодных масс; определение термодинамических и кинетических параметров выщелачивания; разработку пилотной установки производительностью 200 кг батарей в сутки.

В исследовании применяются автоматическая линия сортировки с рентгеновским детектором, станция электрохимического циклирования, технология разряда в солевых растворах, СВС-реактор, а также методы выщелачивания неорганическими (HCl, HNO3, H2SO4) и органическими (лимонная, яблочная, щавелевая) кислотами. Для экстракции металлов используются экстрагенты Д2ЭГФК и Cyanex 272, а также сорбенты на основе активированного угля из кокосовой скорлупы и абрикосовых косточек. Руководителем программы является специалист в области литий-ионных и металл-ионных батарей, PhD, доцент Федор Мальчик, основной исполнитель проекта General Motors по кремниевым анодам, а международным со-руководителем выступает профессор Нетанель Шпигель (Netanel Shpigel).

Рассчитанная на 26 месяцев (ноябрь 2024 - декабрь 2026 гг.) программа соответствует стратегии «Казахстан-2050» и Экологическому кодексу РК, создаст новые рабочие места, снизит зависимость от импорта лития, кобальта и никеля, укрепляя позиции Казахстана как лидера в области "зеленых" технологий и устойчивого развития.