Tento článek byl recenzován v souladu s redakčními postupy a zásadami časopisu Science X. Redaktoři kladli důraz na následující vlastnosti a zároveň zajistili integritu obsahu:
Odpadní lithium-iontové baterie z mobilních telefonů, notebooků a rostoucího počtu elektromobilů se hromadí, ale možnosti recyklace jsou stále z velké části omezeny na spalování nebo chemické rozpouštění vadných baterií. Současné metody mohou způsobovat environmentální problémy a je obtížné je ekonomicky vyrábět v průmyslovém měřítku.
Tradiční procesy recyklují některé bateriové materiály a spoléhají na žíravé alkálie, anorganické kyseliny a nebezpečné chemikálie, které mohou zanášet nečistoty. Extrakce kritických kovů také vyžaduje složitou separaci a srážení. Recyklace kovů, jako je kobalt a lithium, však může snížit znečištění, závislost na zahraničních zdrojích a zahlcování dodavatelských řetězců.
Výzkumníci z Národní laboratoře Oak Ridge amerického ministerstva energetiky zdokonalili metodu rozpouštění baterií v kapalném roztoku, která snižuje množství nebezpečných chemikálií používaných v tomto procesu. Jejich výzkum byl publikován v časopise Energy Storage Materials.
Jednoduché, efektivní a ekologické řešení vyvinuté výzkumníky ORNL překonává hlavní překážky, s nimiž se setkávaly předchozí metody.
Použité baterie se namáčejí v roztoku organické kyseliny citronové (přirozeně se vyskytující v citrusových plodech) rozpuštěné v ethylenglykolu, nemrznoucí směsi běžně používané ve spotřebních výrobcích, jako jsou barvy a kosmetika. Kyselina citronová pochází z udržitelných zdrojů a je bezpečnější na manipulaci než anorganické kyseliny. Toto ekologické řešení poskytuje extrémně účinný proces pro oddělování a recyklaci kovů v kladně nabité elektrodě baterie, nazývané katoda.
„Protože katoda obsahuje kritické materiály, je nejdražší částí jakékoli baterie a tvoří více než 30 procent její ceny,“ řekl Yaokai Bai, člen výzkumné skupiny pro baterie v ORNL. „Náš přístup by mohl časem snížit náklady na baterie.“ Studie byla provedena v závodě na výrobu baterií v Národní laboratoři Oak Ridge, největším otevřeném výzkumném a vývojovém zařízení pro baterie ve Spojených státech.
Technologie zpracování vyvinutá v tomto zařízení umožňuje vylouhování téměř 100 % kobaltu a lithia z katody bez zavádění nečistot do systému. Je také schopna účinně oddělit kovové roztoky od ostatních zbytků. A co je nejlepší, její sekundární funkcí je regenerace více než 96 % kobaltu během několika hodin bez přidání dalších chemikálií, což je často složitý manuální proces pro vyrovnávání hladiny kyselin.
„Je to poprvé, co jeden systém roztoků pokrývá funkce loužení a zpracování,“ řekl vedoucí výzkumník Lu Yu. „Bylo zajímavé zjištění, že se kobalt vysrážel a usadil bez dalšího narušení. To jsme neočekávali.“
Eliminace potřeby dalších chemikálií snižuje náklady a zabraňuje vzniku vedlejších produktů nebo druhotného odpadu. „Jsme nadšeni, že tento recyklační proces vyvinutý našimi vědci může připravit cestu pro širší recyklaci kritických bateriových materiálů,“ řekl Ilyas Belharouaq, výzkumník v podniku a ředitel divize elektrifikace v Národní laboratoři Oak Ridge.
Bai uvedl, že loužitelné vlastnosti kyseliny citronové a ethylenglykolu byly studovány již dříve, ale tato metoda používala více kyseliny a nižší teploty a byla méně účinná.
„Překvapilo nás, jak rychle se to z roztoku uvolnilo,“ řekl Bai. „U organických kyselin to obvykle trvá 10 až 12 hodin, ale tentokrát to trvalo jen hodinu.“ Tradiční roztoky s anorganickými kyselinami jsou také pomalejší, protože obsahují vodu, jejíž bod varu omezuje reakční teplotu.
Další informace: Lu Yu a kol., Efektivní separace a koprecipitace pro zjednodušenou recyklaci katody, Energy Storage Materials (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Pokud narazíte na překlep, nepřesnost nebo chcete-li požádat o úpravu obsahu na této stránce, použijte prosím tento formulář. V případě obecných dotazů použijte prosím náš kontaktní formulář. Pro obecnou zpětnou vazbu použijte níže uvedenou sekci pro veřejné komentáře (řiďte se pokyny).
Vaše zpětná vazba je pro nás velmi důležitá. Vzhledem k velkému množství zpráv však nemůžeme zaručit personalizovanou odpověď.
Vaše e-mailová adresa se používá pouze k tomu, aby příjemci věděli, kdo e-mail odeslal. Ani vaše adresa, ani adresa příjemce nebudou použity k žádnému jinému účelu. Informace, které zadáte, se zobrazí ve vašem e-mailu a nebudou společností Tech Xplore v žádné formě uloženy.
Tyto webové stránky používají soubory cookie k usnadnění navigace, analýze vašeho používání našich služeb, shromažďování údajů o personalizaci reklamy a poskytování obsahu od třetích stran. Používáním našich webových stránek potvrzujete, že jste si přečetli a rozumíte našim Zásadám ochrany osobních údajů a Podmínkám používání.