Новый метод переработки лития чище и дешевле

Недорогой и экологически чистый метод переработки лития может помочь гарантировать, что у нас будет достаточно ценного металла для обеспечения будущего чистой энергетики — если он будет работать так же хорошо в реальном мире, как и в лаборатории.

Соревнование:Переход на электромобили (EV) является ключевой частью борьбы с изменением климата, и поскольку литий-ионные батареи могут хранить много энергии для своего размера, они являются нашим лучшим вариантом (на данный момент) для их питания.

Однако литий, необходимый для создания этих батарей, является ограниченным ресурсом, и его добыча разрушительна для окружающей среды. Спрос на литий выходит за рамки электромобилей, поскольку литий-ионные аккумуляторы используются в ноутбуках, смартфонах и даже телевизорах.

«Этот метод… обеспечивает недорогую, энергоэффективную и экологически безопасную переработку отходов».

Переработка лития: Хотя мы можем извлечь литий и другие полезные металлы из старых батарей после того, как они вышли из строя, стандартный процесс переработки является дорогим, неэффективным и требует сильного нагрева или агрессивных химикатов. Это одна из причин, почему подавляющее большинство литиевых батарей до сих пор не перерабатываются и многие из них оказываются на свалках.

Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) разработали новую технологию переработки лития, которая работает при низких температурах и без применения агрессивных химикатов.

«Метод может быть применен… для широкого спектра имеющихся в продаже литий-ионных аккумуляторов», — рассказал первый автор Александр Долотко. «Это обеспечивает недорогую, энергоэффективную и экологически безопасную переработку отходов».

Как это работает:Метод переработки лития, разработанный командой KIT, начинается с добавления небольшого количества алюминиевой фольги к катоду батареи и ее измельчения в «шаровой мельнице» — полом вращающемся цилиндре, содержащем шарики, которые разбивают все, что находится в контейнере.

Механическая сила измельчения вызывает химическую реакцию между алюминием и катодными материалами, хотя даже исследователи не совсем понимают, почему.

«Очень трудно сказать, как это происходит», — сказал Долотко журналу Nature.

«Одна из самых сложных частей изобретения завершена – техника работает».

Вынув измельченную смесь из мельницы, добавляют горячую воду (194 F). Когда вода испаряется, остается карбонат лития — полезный материал, который можно использовать для изготовления новых батарей.

Используя этот процесс, исследователи говорят, что им удалось восстановить 70% лития в катодных материалах, и он работал с катодными материалами, содержащимися в различных литий-ионных батареях.

Для сравнения, некоторые компании по переработке аккумуляторов в США заявляют, что восстанавливают 95–98% критически важных материалов из литий-ионных аккумуляторов.

Холодная вода:В своем исследовании, опубликованном в журнале Communications Chemistry, исследователи попытались удалить литий из материалов, обычно встречающихся в катодах литий-ионных батарей. На самом деле они не начинали с использованных катодов батарей, которые могут содержать примеси.

Однако они не верят, что эти примеси окажут большое влияние на процесс переработки лития.

«Обнаруженная технология, представленная в этой статье, может быть применена к этим материалам без существенных корректировок», — написали они. «Ожидается, что условия реакции и конечные продукты переработки будут аналогичны тем, которые исследованы в этой работе».

Катод также является лишь частью литий-ионной батареи, и авторы признают, что процесс переработки может не сработать (или сработать также), если бы мы попытались просто измельчить целые батареи, а это означает, что нам все равно понадобится этот утомительный шаг. разобрать их для переработки.

«Эти дополнительные компоненты, такие как связующее, графитовый анод, медь или другие добавки или побочные продукты приготовления черной массы, могут повлиять на механохимически-индуцированный процесс переработки», — пишут они.

Заглядывая вперед:Сейчас исследователи сосредоточены на ответах на важные вопросы, которые определят, сможет ли их технология переработки лития сыграть важную роль в формировании нашего будущего чистой энергетики.