Новый рецепт эффективного, экологически чистого утилизации батареи

Как работает метод: измельченное содержимое отработанной автомобильной батареи (серебряная сумка) в виде тонко молотого черного порошка (блюдо слева) растворяется в прозрачной жидкости - щавелевой кислоте.После установленного времени черная смесь фильтруется.Алюминий и литий оказываются в (зеленовато -синей) жидкости, в то время как другие металлы, такие как кобальт, никель и марганец, остаются в темных «твердых веществах» (блюдо справа).Кредит: Технологический университет Чалмерса |Анна-Лена Лундквист

Исследователи из Технологического университета Чалмерса, Швеция, нашли новый и эффективный способ переработки металлов из батарей отработавших электромобилей.Метод позволяет восстановить 100% алюминия и 98% лития в электромобилях.В то же время потеря ценного сырья, такого как никель, кобальт и марганец, сводится к минимуму.В этом процессе не требуется дорогостоящих или вредных химических веществ, поскольку исследователи используют щатулевую кислоту - органическую кислоту, которую можно найти в королевстве растений.

Статья «Полное и селективное восстановление лития из литий-ионных батарей EV: моделирование и оптимизация с использованием щавелевой кислоты в качестве агента для выщелачивания» была опубликована в технологии разделения и очистки журнала.

«До сих пор никому не удавалось найти точно правильные условия для разделения такого большого количества лития с использованием щавелевой кислоты, а также удаление всего алюминия. Поскольку все батареи содержат алюминий, мы должны быть в состоянии удалить его без потери других металлов,“говорит Леа Рукетт, доктор философии.Студент кафедры химии и химического машиностроения в Чалмерсе.

В лаборатории утилизации батареи Chalmers, Rouquete и руководителя исследований Мартина Петраникова покажите, как работает новый метод.Лаборатория провела автомобильные батареи и, в шкафу, их расщепляемое содержимое.Это принимает форму тонко молотого черного порошка, растворяемого в прозрачной жидкости - оксоловой кислоте.

Rouquette производит как порошок, так и жидкость в чем -то, напоминающем кухонный миксер.Хотя это выглядит так же просто, как пивоваренный кофе, точная процедура представляет собой уникальный и недавно опубликованный научный прорыв.Чистая настройка температуры, концентрации и времени, исследователи придумали замечательный новый рецепт использования щавелевой кислоты-экологически чистый ингредиент, который можно найти в таких растениях, как ревень и шпинат.

«Нам нужны альтернативы неорганическим химическим веществам. Одним из самых больших узких мест в современных процессах является удаление остаточных материалов, таких как алюминий. Это инновационный метод, который может предложить индустрии переработки новые альтернативы и помочь решить проблемы, которые препятствуют развитию», - говорит Мартина Петраникова, ассоциированПрофессор кафедры химии и химического машиностроения в Чалмерсе.

Метод переработки водной основы называется гидрометаллургией.В традиционной гидрометаллургии все металлы в ячейке аккумулятора EV растворяются в неорганической кислоте.Затем вы удаляете «примеси», такие как алюминий и медь.Наконец, вы можете отдельно восстановить ценные металлы, такие как кобальт, никель, марганец и литий.

Даже если количество остаточного алюминия и меди невелика, для этого требуется несколько этапов очистки, и каждый шаг в этом процессе может вызвать потерю лития.С новым методом исследователи переворачивают порядок и сначала восстанавливают литий и алюминий.Таким образом, они могут уменьшить трату ценных металлов, необходимые для создания новых батарей.

Последняя часть процесса, в которой черная смесь фильтруется, также напоминает пивоваренный кофе.В то время как алюминий и литий оказываются в жидкости, другие металлы остаются в «твердых веществах».Следующим шагом в процессе является разделение алюминия и лития.

«Поскольку металлы обладают совершенно разными свойствами, мы не думаем, что их будет сложно разделить. Наш метод является новым многообещающим путем для переработки батареи - маршрут, который определенно требует дальнейшего исследования», - говорит Рукетт.«Поскольку метод может быть увеличен, мы надеемся, что он может быть использован в промышленности в будущие годы», - говорит Петраникова.

Исследовательская группа Петраникова много лет провела передовые исследования по переработке металлов, обнаруженных в литий-ионных батареях.Группа участвует в различном сотрудничестве с компаниями для разработки переработки батареи электромобилей и является партнером в крупных исследованиях и разработках, таких как проект Volvo Cars и Northvolt NYBAT.

Исследование было проведено Léa Rouquette, Мартиной Петраниковой и Натхалией Викели на факультете химии и химической инженерии в Университете технологий Чалмерса, Швеция.

Больше информации: Léa M.J. Rouquette и др.Doi: 10.1016/j.seppur.2023.124143