Эта статья была рассмотрена в соответствии с редакционными процедурами и политикой Science X. Редакторы подчеркнули следующие качества, обеспечивая при этом целостность содержания:
Отходы литий-ионных аккумуляторов из мобильных телефонов, ноутбуков и растущего числа электромобилей накапливаются, но варианты переработки по-прежнему в значительной степени ограничиваются сжиганием или химическим растворением неисправных аккумуляторов. Текущие методы могут создавать экологические проблемы и их трудно экономически производить в промышленных масштабах.
Традиционные процессы перерабатывают некоторые материалы аккумуляторов и полагаются на едкие щелочи, неорганические кислоты и опасные химикаты, которые могут вносить примеси. Извлечение критических металлов также требует сложного разделения и осаждения. Однако переработка металлов, таких как кобальт и литий, может снизить загрязнение, зависимость от иностранных источников и засорение цепочек поставок.
Исследователи из Национальной лаборатории Оук-Ридж Министерства энергетики США усовершенствовали метод растворения батарей в жидком растворе, чтобы сократить количество опасных химикатов, используемых в этом процессе. Их исследование было опубликовано в журнале Energy Storage Materials.
Простое, эффективное и экологически безопасное решение, разработанное исследователями ORNL, преодолевает основные препятствия, с которыми сталкивались предыдущие методы.
Использованные батареи замачиваются в растворе органической лимонной кислоты (естественно содержащейся в цитрусовых), растворенной в этиленгликоле, антифризе, который обычно используется в потребительских товарах, таких как краски и косметика. Лимонная кислота поступает из возобновляемых источников и безопаснее в обращении, чем неорганические кислоты. Это экологически чистое решение обеспечивает чрезвычайно эффективный процесс разделения и переработки металлов в положительно заряженном электроде батареи, называемом катодом.
«Поскольку катод содержит критически важные материалы, это самая дорогая часть любой батареи, на которую приходится более 30 процентов ее стоимости», — сказал Яокай Бай, член исследовательской группы батарей ORNL. «Наш подход может со временем снизить стоимость батарей». Исследование проводилось на заводе по производству батарей Национальной лаборатории Оук-Ридж, крупнейшем открытом исследовательском и опытно-конструкторском предприятии по батареям в Соединенных Штатах.
Разработанная там технология обработки позволяет выщелачивать почти 100% кобальта и лития из катода без внесения примесей в систему. Она также способна эффективно отделять металлические растворы от других остатков. Лучше всего то, что ее вторичная функция заключается в извлечении более 96% кобальта в течение нескольких часов без добавления дополнительных химикатов, что часто является сложным ручным процессом для балансировки уровней кислотности.
«Это первый случай, когда одна система раствора охватывает функции выщелачивания и обработки», — сказал ведущий исследователь Лу Юй. «Было интересно обнаружить, что кобальт выпадал в осадок и оседал без дальнейшего вмешательства. Мы этого не ожидали».
Устранение необходимости в дополнительных химикатах снижает затраты и позволяет избежать образования побочных продуктов или вторичных отходов. «Мы рады, что этот процесс переработки, разработанный нашими учеными, может проложить путь к более широкой переработке критически важных материалов для аккумуляторов», — сказал Ильяс Белхаруак, корпоративный исследователь и директор отдела электрификации Национальной лаборатории Ок-Ридж.
Бай отметил, что выщелачивающие свойства лимонной кислоты и этиленгликоля изучались и ранее, но этот метод требовал большего количества кислоты и более низких температур и был менее эффективным.
«Мы были удивлены тем, как быстро он вышел из раствора», — сказал Бай. «С органическими кислотами это обычно занимает от 10 до 12 часов, но в этот раз потребовался всего час». Традиционные растворы с использованием неорганических кислот также медленнее, поскольку содержат воду, точка кипения которой ограничивает температуру реакции.
Дополнительная информация: Лу Ю и др., Эффективное разделение и совместное осаждение для упрощенной переработки катода, Energy Storage Materials (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Если вы обнаружили опечатку, неточность или хотите отправить запрос на редактирование контента на этой странице, пожалуйста, используйте эту форму. Для общих вопросов, пожалуйста, используйте нашу контактную форму. Для общих отзывов используйте раздел публичных комментариев ниже (следуйте инструкциям).
Ваш отзыв очень важен для нас. Однако из-за большого объема сообщений мы не можем гарантировать персонализированный ответ.
Ваш адрес электронной почты используется только для того, чтобы сообщить получателям, кто отправил электронное письмо. Ни ваш адрес, ни адрес получателя не будут использоваться для каких-либо других целей. Введенная вами информация появится в вашем электронном письме и не будет храниться Tech Xplore в какой-либо форме.
Этот веб-сайт использует файлы cookie для облегчения навигации, анализа вашего использования наших услуг, сбора данных о персонализации рекламы и предоставления контента от третьих лиц. Используя наш веб-сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику конфиденциальности и Условия использования.