Исследования делают переработку литий-ионных батарей более экономичной

Как сделать переработку аккумуляторов экономически эффективной? Ученые из Центра ReCell сделали еще один шаг к этой цели.

Литий-ионные аккумуляторы - это двигатель нашего технологического настоящего и будущего. Они питают портативную электронику, такую как смартфоны и ноутбуки, а также электромобили, популярность которых постоянно растет. Однако растущее использование литий-ионных батарей, особенно в автомобилях, опережает технологии их переработки. Теперь ученые из ReCell Center - первого в США передового научно-исследовательского центра по переработке батарей, расположенного в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики (DOE), - сделали важнейшее открытие, которое устраняет одно из самых больших препятствий на пути к тому, чтобы сделать переработку литий-ионных батарей экономически выгодной.

Переработка литий-ионных аккумуляторов

Используемые сегодня процессы переработки позволяют извлекать металлы в форме, не представляющей ценности для производителей батарей. На горизонте вырисовывается огромная проблема: Менее чем через десять лет, по прогнозам исследователей, ежегодно будет выводиться из эксплуатации два миллиона тонн отслуживших свой срок литий-ионных батарей от электромобилей. В настоящее время количество отслуживших свой срок батарей для электромобилей невелико, но в скором времени оно значительно возрастет, поскольку срок службы старых моделей автомобилей подходит к концу, а существующая инфраструктура переработки не готова к такому наплыву.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

"Если аккумуляторная промышленность собирается покупать переработанный катодный материал для повторного использования в новых батареях, она не собирается жертвовать чистотой". - Джессика Дарем, материаловед из Аргоннской лаборатории и соавтор исследования.

Исследователи из Мичиганского технологического университета (MTU), входящие в группу ReCell, разработали инновационный процесс отделения ценных материалов, из которых состоит катод - положительно заряженный электрод батареи.

Ученые из Исследовательского центра инженерии материалов в Аргонне расширяют масштабы инновационного процесса разделения MTU, прокладывая путь к крупномасштабной переработке аккумуляторов электромобилей. Поскольку материалы катодов батарей для электромобилей различаются в зависимости от производителя и года выпуска, переработчики должны взять смесь оксидов литиевых металлов - оксид кобальта лития, оксид марганца-кобальта никеля лития, оксид алюминия кобальта никеля лития, фосфат железа лития и т.д. - и отделить каждый из них, чтобы эти материалы можно было использовать повторно. Эта некогда невыполнимая задача вдруг стала казаться выполнимой.

В новой статье, опубликованной в рецензируемом научном журнале Energy Technology, исследователи MTU и ReCell подробно описывают свое открытие: метод разделения отдельных катодных материалов с помощью нового подхода к старому процессу под названием пенистая флотация.

Используемая в течение многих лет в горнодобывающей промышленности для разделения и очистки руд, пенистая флотация разделяет материалы во флотационном резервуаре на основе того, отталкивают ли они воду и всплывают, или поглощают воду и тонут. Как правило, катодные материалы тонут, что затрудняет их отделение друг от друга. Это справедливо для никель-марганец-кобальтового оксида лития (NMC111) и марганец-оксида лития (LMO), двух распространенных материалов катода батарей электромобилей, которые команда ReCell использовала в своих экспериментах. Исследователи обнаружили, что разделения можно добиться, заставив один из катодных материалов, NMC111, плавать с помощью химического вещества, которое заставляет целевой материал отталкивать воду.

После того как катодные материалы были разделены, исследователи установили, что этот процесс оказал незначительное влияние на электрохимические характеристики материалов. Оба материала также имели высокий уровень чистоты (95 % или выше).

Исследование связано с миссией Центра ReCell по продвижению менее энергоемких методов переработки и получению ценных материалов для прямой переработки - восстановления, регенерации и повторного использования компонентов батарей напрямую без разрушения химической структуры. Центр представляет собой сотрудничество между Аргоннской лабораторией, Национальной лабораторией возобновляемой энергии Министерства энергетики США и Ок-Риджской национальной лабораторией, Мичиганским технологическим университетом, Калифорнийским университетом в Сан-Диего и Вустерским политехническим институтом.

Открытие ReCell обещает дать широкий спектр последствий, таких как снижение стоимости переработки литий-ионных батарей; стимулирование роста прибыльного рынка переработки отслуживших свой срок литий-ионных батарей; снижение стоимости электромобилей как для производителей, так и для потребителей; обеспечение конкурентоспособности США в мировой индустрии переработки батарей; укрепление энергетической независимости США за счет расширения использования внутренних источников переработанных материалов для батарей; и снижение зависимости США от иностранных источников материалов.

Но на данный момент команда ReCell Center сконцентрирована на создании, шаг за шагом, полного процесса переработки литий-ионных батарей, который будет экономически жизнеспособным. Только тогда он будет широко внедрен.

"Какой бы метод ни использовался для переработки, переработчик должен иметь возможность получать от этого прибыль", - говорит Дарем. "Мы собираем все этапы вместе, зная, что в конечном итоге весь процесс должен быть прибыльным". опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Лучшие публикации в Telegram-канале Econet.ru. Подписывайтесь!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet