Революционный прорыв в переработке аккумуляторов способствует борьбе с тяжелыми металлами

В большинстве современных литиевых батарей в качестве части катода используется редкий и дорогой металл, называемый кобальтом, но добыча этого материала обходится окружающей среде очень дорого.

Одна из более экологически чистых альтернатив известна как фосфат иона лития, и новый прорыв может еще больше повысить экологичность этого катодного материала, вернув его в исходное состояние после того, как он будет израсходован, с использованием лишь части энергии современных подходов.

 Методы переработки батарей

Исследование было проведено наноинженерами из Калифорнийского университета (UC) в Сан-Диего и сосредоточено на методах переработки батарей с катодами, сделанными из фосфата лития-железа. Отказавшись от тяжелых металлов, таких как никель и кобальт, эти типы батарей могут помочь избежать ухудшения ландшафта и водоснабжения, где эти материалы добываются, а также воздействия на рабочих опасных условий.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Повышение осведомленности о проблемах, связанных с кобальтом, приводит к сдвигу в отрасли, и многие ищут альтернативные конструкции батарей, в том числе такие известные компании как IBM и Tesla, которая в этом году начала продавать Model 3 с литий-железо-фосфатными батареями. Они более безопасны, имеют более длительный срок службы и дешевле в производстве, хотя одним из недостатков является то, что их дорого перерабатывать.

«Перерабатывать их нерентабельно, - говорит Чжэн Чен, профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Та же дилемма и с пластмассами - материалы дешевые, а методы их восстановления - нет».

Прорыв в области вторичной переработки сосредоточен на нескольких механизмах ухудшения характеристик литий-железо-фосфатных батарей. По мере того, как они циклируются, этот процесс вызывает структурные изменения, в результате которых в катоде создаются пустые пространства по мере потери ионов лития, в то время как ионы железа и лития также меняются местами в кристаллической структуре. Это захватывает ионы лития и предотвращает их циклическое прохождение через батарею.

Команда взяла коммерчески доступные элементы для литий-железо-фосфатных батарей и опустошила их наполовину. Затем они разобрали элементы и замочили полученный порошок в растворе с литиевой солью и лимонной кислотой, затем смыли его, высушили и затем нагрели при температуре от 60 до 80 °C. Затем из этого порошка были изготовлены новые катоды и протестированы в батарейках разных типов, где команда обнаружила, что производительность восстановилась до исходного состояния.

Это связано с тем, что технология рециркуляции не только пополняет запасы ионов лития в батарее, но и позволяет ионам лития и железа возвращаться на свои исходные места в структуре катода. Это происходит благодаря добавлению лимонной кислоты, которая питает ионы железа электронами и снижает положительный заряд, который обычно отталкивает их от движения обратно в исходное место. Результатом всего этого является то, что ионы лития могут высвобождаться и снова проходить через батарею.

По словам команды, их метод потребляет на 80-90 % меньше энергии, чем современные подходы к переработке литий-ионно-фосфатных батарей, и выделяет примерно на 75 % меньше парниковых газов. Хотя это отличное начало, команда говорит, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить общий экологический след от сбора и транспортировки большого количества этих батарей.

«Следующая задача - выяснить, как оптимизировать эту логистику», - говорит Чен. «И это приблизит этот процесс переработки к промышленному применению». опубликовано econet.ru по материалам newatlas.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

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