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新工艺搞定退役锂电池引回收利用问题

来源:锂电网
时间:2021-10-14 20:00:47
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新工艺搞定退役锂电池引回收利用问题电动汽车的日益普及无疑对地球是一件好事,但在全球都争相转向EV的同时,有一个问题也随之而来:电动汽车中使用的锂离子电池不能永久使用,不出十年,大量

电动汽车的日益普及无疑对地球是一件好事,但在全球都争相转向EV的同时,有一个问题也随之而来:电动汽车中使用的锂离子电池不能永久使用,不出十年,大量损耗到无法使用的锂电池将使我们的回收能力遭遇挑战。

不过,美国科学家们近期取得了一项突破,可能会给回收努力带来推动力,他们展示了如何利用浮选槽来轻松分离一些珍贵的电池材料,以便重新使用。

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这项研究是由密歇根理工大学(MUT)的科学家领导的,是ReCell先进电池回收中心(美国能源部旗下机构)的一部分,旨在利用采矿行业常用的一种技术来分离和提纯矿石。这被称为泡沫浮选,它涉及将材料放在一个浮选槽中,并根据它们是否排斥水而漂浮,或吸收水而下沉来进行分离。

但事实上,要将这种方法应用于寿命结束的锂电池并不容易,这是因为形成阴极组件的材料,如常用的镍锰钴锂氧化物(NMC111)和锂锰氧化物(LMO)通常都会下沉。因此,MUT团队设计了一种解决方案,对水进行温和的化学处理,使NMC111能漂浮起来。

“电池阴极材料的分离主要发生在水中,”该研究论文合著者、材料科学家Jessica Durham解释说,“这个过程不需要使用大量的危险化学品,而这些化学品在摆脱废物方面是具有挑战性和昂贵的。”

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随着阴极材料的分离,科学家们随后进行了测试,以确定它们的电化学性能,结果发现分离过程在这方面的影响微乎其微。这两种材料的纯度都保持在95%以上,Durham说,这对回收材料的潜在买家来说至关重要。

据悉,这项技术是在一个台式浮选槽中演示的,每升(0.26加仑)水能处理20至150克(0.7至5.3盎司)的阴极材料。ReCell团队总部所在的阿贡国家实验室的科学家们随后将其放大到一个10升(2.6加仑)的水箱,能够在一小时内处理超过1公斤(2.2磅)的阴极材料。

Durham表示,“这涉及到从基准规模槽中使用的条件开始,优化条件以在浮选柱中选择性地分离阴极材料。浮选柱是一个连续的操作,类似于工业中使用的状况,材料和水的浆液不断地被送入系统,分离的阴极从泡沫和尾矿溢流中被收集出来。”

这一突破标志着有效分离这些有价值材料的努力迈出了重要的一步,但这只是整个回收过程中的一个环节。除了阴极以外的其他材料也需要被分离或回收,比如电解质和阳极,然后所有这些材料都需要升级循环成一个功能性的能量存储系统。

根据Durham的说法,ReCell团队正在单独处理每一个步骤,挑战将是将它们组合在一起,形成一个有利可图的回收过程。这项研究结果已于近期被发表在了《能源技术》杂志上。

“ReCell中心的研究人员目前正在扩展不同的回收步骤,并将它们组合在一起,以产生性能良好的可回收材料。回收过程不仅要有价值,而且升级回收的材料必须能够被工业锂离子电池接受和使用,才能成功回收。”他补充说。

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