Šis straipsnis buvo peržiūrėtas laikantis „Science X“ redakcinių procedūrų ir politikos. Redaktoriai, užtikrindami turinio vientisumą, pabrėžė šias savybes:
Kaupiasi ličio jonų baterijų atliekos iš mobiliųjų telefonų, nešiojamųjų kompiuterių ir vis daugiau elektrinių transporto priemonių, tačiau perdirbimo galimybės vis dar daugiausia ribotos – sugedusios baterijos gali būti deginamos arba chemiškai ištirpinamos. Dabartiniai metodai gali sukelti aplinkos problemų ir juos sunku ekonomiškai pagaminti pramoniniu mastu.
Tradiciniai procesai perdirba kai kurias baterijų medžiagas ir remiasi šarmais, neorganinėmis rūgštimis ir pavojingomis cheminėmis medžiagomis, kurios gali sukelti priemaišų. Svarbiausių metalų išgavimui taip pat reikalingas sudėtingas atskyrimas ir nusodinimas. Tačiau tokių metalų kaip kobaltas ir litis perdirbimas gali sumažinti taršą, priklausomybę nuo užsienio šaltinių ir užsikimšti tiekimo grandinėmis.
JAV Energetikos departamento Oak Ridge nacionalinės laboratorijos tyrėjai ištobulino baterijų tirpinimo skystame tirpale metodą, siekiant sumažinti procese naudojamų pavojingų cheminių medžiagų kiekį. Jų tyrimas buvo paskelbtas žurnale „Energy Storage Materials“.
ORNL tyrėjų sukurtas paprastas, efektyvus ir aplinkai nekenksmingas sprendimas įveikia pagrindines kliūtis, su kuriomis susidūrė ankstesni metodai.
Panaudotos baterijos mirkomos organinės citrinų rūgšties (natūraliai randamos citrusiniuose vaisiuose) tirpale, ištirpintame etilenglikolyje – antifrize, dažniausiai naudojamame vartojimo prekėse, tokiose kaip dažai ir kosmetika. Citrinų rūgštis gaunama iš tvarių šaltinių ir yra saugesnė naudoti nei neorganinės rūgštys. Šis aplinkai nekenksmingas tirpalas užtikrina itin efektyvų metalų atskyrimo ir perdirbimo procesą baterijos teigiamai įkrautame elektrode, vadinamame katodu.
„Kadangi katode yra svarbiausių medžiagų, jis yra brangiausia bet kurios baterijos dalis, sudaranti daugiau nei 30 procentų jos kainos“, – teigė Yaokai Bai, ORNL baterijų tyrimų grupės narys. „Mūsų metodas laikui bėgant galėtų sumažinti baterijų kainą.“ Tyrimas buvo atliktas Oak Ridge nacionalinės laboratorijos baterijų gamybos įmonėje – didžiausioje atviroje baterijų tyrimų ir plėtros įmonėje Jungtinėse Valstijose.
Sukurta apdorojimo technologija leidžia iš katodo išplauti beveik 100 % kobalto ir ličio, neįtraukiant į sistemą priemaišų. Ji taip pat geba efektyviai atskirti metalų tirpalus nuo kitų likučių. Svarbiausia, kad antrinė jos funkcija – per kelias valandas atgauti daugiau nei 96 % kobalto, nepridedant papildomų cheminių medžiagų, o tai dažnai yra sudėtingas rankinis procesas rūgščių lygiui subalansuoti.
„Tai pirmas kartas, kai viena tirpalo sistema apima išplovimo ir apdorojimo funkcijas“, – teigė pagrindinis tyrėjas Lu Yu. „Įdomu buvo pastebėti, kad kobaltas nusėdo ir nusėdo be tolesnio trikdymo. To nesitikėjome.“
Pašalinus papildomų cheminių medžiagų poreikį, sumažėja išlaidos ir išvengiama šalutinių produktų ar antrinių atliekų susidarymo. „Džiaugiamės, kad šis mūsų mokslininkų sukurtas perdirbimo procesas gali atverti kelią platesniam svarbiausių akumuliatorių medžiagų perdirbimui“, – teigė Ilyas Belharouaq, įmonės tyrėjas ir Oak Ridge nacionalinės laboratorijos Elektrifikavimo skyriaus direktorius.
Bai teigė, kad citrinų rūgšties ir etilenglikolio išplovimo savybės buvo tirtos anksčiau, tačiau taikant šį metodą buvo naudojama daugiau rūgšties ir žemesnė temperatūra, todėl jis buvo mažiau efektyvus.
„Buvome nustebinti, kaip greitai tai išėjo iš tirpalo“, – sakė Bai. „Su organinėmis rūgštimis tai paprastai trunka 10–12 valandų, bet šiam prireikė tik valandos.“ Tradiciniai tirpalai, kuriuose naudojamos neorganinės rūgštys, taip pat yra lėtesni, nes juose yra vandens, kurio virimo temperatūra riboja reakcijos temperatūrą.
Daugiau informacijos: Lu Yu ir kt., Efektyvus atskyrimas ir bendras nusodinimas supaprastintam katodų perdirbimui, Energijos kaupimo medžiagos (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Jei pastebėjote rašybos klaidą, netikslumą arba norėtumėte pateikti prašymą redaguoti šio puslapio turinį, naudokite šią formą. Bendro pobūdžio klausimams naudokite mūsų kontaktinę formą. Bendro pobūdžio atsiliepimams naudokite toliau pateiktą viešųjų komentarų skyrių (vadovaukitės gairėmis).
Jūsų atsiliepimai mums labai svarbūs. Tačiau dėl didelio žinučių kiekio negalime garantuoti suasmeninto atsakymo.
Jūsų el. pašto adresas naudojamas tik tam, kad būtų galima sužinoti gavėjus, kas išsiuntė el. laišką. Nei jūsų, nei gavėjo adresas nebus naudojami jokiais kitais tikslais. Jūsų įvesta informacija bus rodoma jūsų el. laiške ir „Tech Xplore“ jos jokia forma nesaugos.
Ši svetainė naudoja slapukus, kad palengvintų naršymą, analizuotų jūsų naudojimąsi mūsų paslaugomis, rinktų reklamos suasmeninimo duomenis ir teiktų turinį iš trečiųjų šalių. Naudodamiesi mūsų svetaine, jūs patvirtinate, kad perskaitėte ir supratote mūsų privatumo politiką ir naudojimo sąlygas.