Denna artikel har granskats i enlighet med Science X:s redaktionella rutiner och policyer. Redaktörerna har betonat följande egenskaper samtidigt som de säkerställt innehållets integritet:
Litiumjonbatterier från mobiltelefoner, bärbara datorer och ett växande antal elfordon hopar sig, men återvinningsmöjligheterna är fortfarande till stor del begränsade till förbränning eller kemisk upplösning av de trasiga batterierna. Nuvarande metoder kan skapa miljöproblem och är svåra att producera ekonomiskt i industriell skala.
Traditionella processer återvinner vissa batterimaterial och förlitar sig på kaustiska alkalier, oorganiska syror och farliga kemikalier som kan introducera föroreningar. Utvinning av kritiska metaller kräver också komplex separation och utfällning. Återvinning av metaller som kobolt och litium kan dock minska föroreningar, beroende av utländska källor och igensättning av leveranskedjor.
Forskare vid det amerikanska energidepartementets Oak Ridge National Laboratory har fulländat en metod för att lösa upp batterier i en flytande lösning för att minska mängden farliga kemikalier som används i processen. Deras forskning publicerades i tidskriften Energy Storage Materials.
Den enkla, effektiva och miljövänliga lösningen som utvecklats av ORNL-forskare övervinner stora hinder med tidigare metoder.
Använda batterier blötläggs i en lösning av organisk citronsyra (som finns naturligt i citrusfrukter) löst i etylenglykol, ett frostskyddsmedel som vanligtvis används i konsumentprodukter som färger och kosmetika. Citronsyra kommer från hållbara källor och är säkrare att hantera än oorganiska syror. Denna miljövänliga lösning ger en extremt effektiv process för att separera och återvinna metaller i batteriets positivt laddade elektrod, kallad katoden.
”Eftersom katoden innehåller kritiska material är den den dyraste delen av alla batterier och står för mer än 30 procent av dess kostnad”, säger Yaokai Bai, medlem i ORNL:s batteriforskningsgrupp. ”Vår metod skulle kunna minska batterikostnaderna över tid.” Studien genomfördes vid Oak Ridge National Laboratorys batteritillverkningsanläggning, den största utomhusforsknings- och utvecklingsanläggningen för batterier i USA.
Den processteknik som utvecklats där gör att nästan 100 % av kobolt och litium kan lakas ut från katoden utan att föroreningar förs in i systemet. Den kan också effektivt separera metalllösningar från andra rester. Bäst av allt är att dess sekundära funktion är att återvinna över 96 % av kobolten inom några timmar utan att tillsätta ytterligare kemikalier, vilket ofta är en komplex manuell process för att balansera syranivåerna.
”Det här är första gången som ett enda lösningssystem täcker funktionerna urlakning och bearbetning”, säger huvudforskaren Lu Yu. ”Det var intressant att upptäcka att kobolten fälldes ut och sedimenterade utan ytterligare störningar. Vi förväntade oss inte detta.”
Att eliminera behovet av ytterligare kemikalier minskar kostnaderna och undviker generering av biprodukter eller sekundärt avfall. ”Vi är glada att denna återvinningsprocess som utvecklats av våra forskare kan bana väg för bredare återvinning av kritiska batterimaterial”, säger Ilyas Belharouaq, företagsforskare och chef för elektrifieringsavdelningen vid Oak Ridge National Laboratory.
Bai sa att urlakningsegenskaperna hos citronsyra och etylenglykol hade studerats tidigare, men den här metoden använde mer syra och lägre temperaturer och var mindre effektiv.
”Vi blev förvånade över hur snabbt det kom ut ur lösningen”, sa Bai. ”Med organiska syror tar det vanligtvis 10 till 12 timmar, men den här tog bara en timme.” Traditionella lösningar med oorganiska syror är också långsammare eftersom de innehåller vatten, vars kokpunkt begränsar reaktionstemperaturen.
Mer information: Lu Yu et al., Effektiv separation och samfällning för förenklad katodåtervinning, Energy Storage Materials (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Om du stöter på ett stavfel, felaktigheter eller vill skicka in en begäran om att redigera innehållet på den här sidan, vänligen använd det här formuläret. För allmänna frågor, vänligen använd vårt kontaktformulär. För allmän feedback, använd kommentarsfältet nedan (följ riktlinjerna).
Din feedback är mycket viktig för oss. På grund av det stora antalet meddelanden kan vi dock inte garantera ett personligt svar.
Din e-postadress används endast för att informera mottagarna om vem som skickade e-postmeddelandet. Varken din adress eller mottagarens adress kommer att användas för något annat ändamål. Informationen du anger kommer att visas i ditt e-postmeddelande och kommer inte att lagras av Tech Xplore i någon form.
Denna webbplats använder cookies för att underlätta navigering, analysera din användning av våra tjänster, samla in personaliseringsdata för annonser och tillhandahålla innehåll från tredje part. Genom att använda vår webbplats bekräftar du att du har läst och förstått vår integritetspolicy och våra användarvillkor.