Цю статтю було переглянуто відповідно до редакційних процедур та політик Science X. Редактори наголосили на таких якостях, забезпечуючи при цьому цілісність змісту:
Відпрацьовані літій-іонні акумулятори від мобільних телефонів, ноутбуків та дедалі більшої кількості електромобілів накопичуються, але варіанти переробки все ще значною мірою обмежуються спалюванням або хімічним розчиненням несправних акумуляторів. Сучасні методи можуть створювати екологічні проблеми та їх важко економічно виробляти в промислових масштабах.
Традиційні процеси переробляють деякі матеріали акумуляторів і залежать від їдких лугів, неорганічних кислот і небезпечних хімічних речовин, які можуть вносити домішки. Вилучення критично важливих металів також вимагає складного розділення та осадження. Однак переробка таких металів, як кобальт і літій, може зменшити забруднення, залежність від іноземних джерел і засмічення ланцюгів постачання.
Дослідники з Оук-Ріджської національної лабораторії Міністерства енергетики США вдосконалили метод розчинення акумуляторів у рідкому розчині, щоб зменшити кількість небезпечних хімічних речовин, що використовуються в процесі. Їхнє дослідження було опубліковано в журналі Energy Storage Materials.
Просте, ефективне та екологічно чисте рішення, розроблене дослідниками ORNL, долає основні перешкоди, з якими стикалися попередні методи.
Використані акумулятори замочують у розчині органічної лимонної кислоти (яка природним чином міститься в цитрусових), розчиненої в етиленгліколі, антифризі, який зазвичай використовується в споживчих товарах, таких як фарби та косметика. Лимонна кислота надходить з екологічно чистих джерел і є безпечнішою у використанні, ніж неорганічні кислоти. Це екологічно чисте рішення забезпечує надзвичайно ефективний процес відділення та переробки металів у позитивно зарядженому електроді акумулятора, який називається катодом.
«Оскільки катод містить критично важливі матеріали, він є найдорожчою частиною будь-якої батареї, на яку припадає понад 30 відсотків її вартості», — сказав Яокай Бай, член дослідницької групи ORNL з питань батарей. «Наш підхід може з часом знизити вартість батарей». Дослідження проводилося на виробничому підприємстві батарей Національної лабораторії Оук-Рідж, найбільшому відкритому дослідницькому та розробницькому центрі батарей у Сполучених Штатах.
Розроблена там технологія обробки дозволяє вилуговувати майже 100% кобальту та літію з катода без внесення домішок у систему. Вона також здатна ефективно відокремлювати розчини металів від інших залишків. Найкраще те, що її вторинна функція полягає у вилученні понад 96% кобальту протягом кількох годин без додавання додаткових хімікатів, що часто є складним ручним процесом для балансування рівня кислоти.
«Це перший випадок, коли одна система розчинів охоплює функції вилуговування та обробки», — сказав провідний дослідник Лу Ю. «Цікаво було виявити, що кобальт випадав в осад та осідав без подальших порушень. Ми цього не очікували».
Усунення потреби в додаткових хімікатах знижує витрати та уникає утворення побічних продуктів або вторинних відходів. «Ми раді, що цей процес переробки, розроблений нашими вченими, може прокласти шлях для ширшої переробки критично важливих матеріалів для акумуляторів», — сказав Ільяс Белхаруак, корпоративний дослідник і директор відділу електрифікації в Національній лабораторії Оук-Рідж.
Бай сказав, що вилуговуючі властивості лимонної кислоти та етиленгліколю вивчалися раніше, але цей метод використовував більше кислоти та нижчі температури, і був менш ефективним.
«Ми були здивовані тим, як швидко це вийшло з розчину», — сказав Бай. «З органічними кислотами це зазвичай займає від 10 до 12 годин, але цей розчин зайняв лише годину». Традиційні розчини з використанням неорганічних кислот також повільніші, оскільки вони містять воду, температура кипіння якої обмежує температуру реакції.
Додаткова інформація: Лу Ю та ін., Ефективне розділення та співосадження для спрощеної переробки катода, Матеріали для накопичення енергії (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Якщо ви зіткнулися з друкарською помилкою, неточністю або хочете надіслати запит на редагування вмісту на цій сторінці, будь ласка, скористайтеся цією формою. Для загальних питань, будь ласка, скористайтеся нашою контактною формою. Для загальних відгуків скористайтеся розділом публічних коментарів нижче (дотримуйтесь інструкцій).
Ваш відгук дуже важливий для нас. Однак, через велику кількість повідомлень, ми не можемо гарантувати персоналізовану відповідь.
Ваша адреса електронної пошти використовується лише для того, щоб повідомити одержувачам, хто надіслав електронний лист. Ні ваша адреса, ні адреса одержувача не використовуватимуться для жодної іншої мети. Введена вами інформація відображатиметься у вашому електронному листі та не зберігатиметься Tech Xplore у жодній формі.
Цей веб-сайт використовує файли cookie для полегшення навігації, аналізу використання вами наших послуг, збору даних для персоналізації реклами та надання контенту від третіх сторін. Використовуючи наш веб-сайт, ви підтверджуєте, що прочитали та зрозуміли нашу Політику конфіденційності та Умови використання.