Новый метод переработки материалов внутри литий-ионных батарей
Блок -схема восстановления лития батареи с помощью выщелачивания CEC.Отработанные литийные батареи вручную разобраны, чтобы получить порошок электрода.Затем катализатор порошка и SIO2 помещают в раствор лимонной кислоты в ультразвуковых условиях.После реакции катализатор и раствор для выщелачивания разделяются центрифугированием.Полученный катализатор используется для реакции выщелачивания в следующем раунде, а целевые ионы металлов в растворе выщелачивания разделяются методами осадков.Кредит: Nature Energy (2023).Doi: 10.1038/s41560-023-01348-y
Литий-ионные батареи (LIBS), которые хранят энергию, используя обратимое снижение ионов лития, мощность большинства устройств и электроники на рынке сегодня.Из -за их широкого спектра рабочих температур, длительного срока службы, небольших размеров, быстрого времени зарядки и совместимости с существующими производственными процессами, эти перезаряжаемые батареи могут в значительной степени способствовать развитию электроники, а также поддерживают постоянные усилия в направлении нейтральности углерода.
Доступная и экологически чистая утилизация используемых LIBS является давно востребованной целью в энергетическом секторе, поскольку это повысит устойчивость этих батарей.Существующие методы, однако, часто являются неэффективными, дорогими или вредными для окружающей среды.
Более того, LIBS в значительной степени полагается на материалы, которые становятся менее распространенными на земле, таких как кобальт и литий.Подходы, которые позволяют надежному и экономически эффективному извлечению этих материалов из отработанных батарей, резко уменьшит необходимость поиска этих материалов в других местах, что помогает удовлетворить растущий спрос LIB.
Исследователи из Китайской академии наук недавно разработали новый подход, основанный на так называемом контактном электро-катализе, который мог бы позволить переработать отработанные либеральные ячейки.Их метод, введенный в Nature Energy, использует перенос электронов, который происходит во время электрификации контакта с жидкостью солида, чтобы генерировать свободные радикалы, которые инициируют желаемые химические реакции.
«С глобальной тенденцией к углеродной нейтралитете спрос на LIBS постоянно растет», - написали Хифан Ли, Энди Бербилль и их коллеги.«Тем не менее, текущие методы утилизации отработанных либеров нуждаются в срочном улучшении с точки зрения экологичности, стоимости и эффективности. Мы предлагаем механо-каталитический метод, получивший название контактного электро-катализа, используя радикалы, генерируемые контактной электрификацией, чтобы способствовать выщелачиванию металлов подУльтразвуковая волна. Мы также используем SIO2 в качестве переработанного катализатора в процессе ».
В рамках своего недавнего исследования LI, Berbille и их коллеги решили изучить возможность того, что контактный электроматализ может заменить химические агенты, обычно используемые для переработки LIBS.Для этого они использовали эту технику, чтобы вызвать непрерывный солидный контакт и разделение с помощью пузырьков кавитации, под ультразвуковыми волнами.
Это позволило постоянному генерированию реактивного кислорода через электрификацию контактов.Затем они оценили эффективность этой стратегии для утилизации лития и кобальта в изношенных либерациях.
«Для оксидных батарей лития (III) эффективность выщелачивания достигла 100% для лития и 92,19% для кобальта при 90 ° C в течение шести часов», - писали Ли, Бербиль и их коллеги.«Для тройных литиевых батарей эффективность выщелачивания лития, никеля, марганца и кобальта достигла 94,56%, 96,62%, 96,54% и 98,39% при 70 ° C, соответственно, в течение шести часов».
В начальных тестах подход, предложенный этой группой исследователей, достиг очень многообещающих результатов, подчеркивая его потенциал для поддержки недорогих, устойчивых и крупномасштабных переработки дорогостоящих и востребованных материалов внутри LIBS.Будущие исследования могут помочь усовершенствовать этот метод, одновременно оценивая его преимущества и ограничения, потенциально проложив путь к его развертыванию в реальных условиях.
«Мы ожидаем, что этот метод может обеспечить зеленый, высокую эффективность и экономический подход для рециркуляции LIB, отвечающий экспоненциально растущему спросу на производство LIB», - написали исследователи в своей статье.
Больше информации: Huifan Li et al., Контактный электро-каталитический метод переработки катода для отработанных литий-ионных батарей, Nature Energy (2023).Doi: 10.1038/s41560-023-01348-y
© 2023 Science X Network
Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.