Воздействие переработки графита из отработавших литий-ионных аккумуляторов на окружающую среду на основе оценки жизненного цикла

С появлением портативной электроники и распространением электромобилей в течение последнего десятилетия наблюдалось увеличение производства литий-ионных аккумуляторов (ЛИА). Дальнейшее развитие ЛИА ограничивается ограниченными запасами первичных материалов, тогда как ненадлежащее обращение с отработавшими аккумуляторами создает угрозу для окружающей среды и здоровья человека. В соответствии с принципами циркулярной экономики, направленными на возвращение материалов, вышедших из эксплуатации, в экономический цикл, необходимо уделять больше внимания разработке и внедрению процессов переработки аккумуляторов. Для обеспечения устойчивых путей извлечения графита экологический след современных технологий переработки графита был проанализирован с помощью оценки жизненного цикла; при этом количественно оценивался вклад девяти методов переработки, сочетающих пирометаллургические и гидрометаллургические подходы, в такие показатели, как глобальное потепление, потенциал разрушения озонового слоя, экотоксичность, эвтрофикация и подкисление. Переработка в лабораторном масштабе была масштабирована до пилотных процессов, способных перерабатывать 100 кг отработавшего графита. При значениях от 0,53 до 9,76 кг CO₂-эквивалента на 1 кг графита основными факторами воздействия на окружающую среду являлись энергопотребление и образование отработанной кислоты. Анализ чувствительности показал снижение воздействия на 20–73% при уменьшении количества H₂SO₄ до одной четверти исходного. Комбинированные процессы, включающие гидрометаллургию и пирометаллургию, продемонстрировали экологические преимущества. Электрохимические характеристики регенерированного графита также сравнивались с характеристиками первичного графита аккумуляторного качества. Эта работа предлагает ориентиры для развития экологически устойчивой переработки отработавшего графита из литий-ионных аккумуляторов и укрепления внедрения циркулярных подходов в аккумуляторной промышленности.