1. Probleme de poluare după reciclarea fosfatului de litiu și fier
Piața de reciclare a bateriilor electrice este imensă, iar potrivit instituțiilor de cercetare relevante, se așteaptă ca totalul acumulat al bateriilor electrice scoase din uz din China să ajungă la 137,4 MWh până în 2025.
Luând baterii cu litiu-fosfat de fierDe exemplu, există în principal două modalități de reciclare și utilizare a bateriilor electrice scoase din uz: una este utilizarea în cascadă, iar cealaltă este demontarea și reciclarea.
Utilizarea în cascadă se referă la utilizarea bateriilor de litiu-fier fosfat cu o capacitate rămasă între 30% și 80% după dezasamblare și recombinare și aplicarea lor în domenii cu densitate energetică redusă, cum ar fi stocarea energiei.
Demontarea și reciclarea, așa cum sugerează și numele, se referă la demontarea bateriilor de litiu-fier fosfat atunci când capacitatea rămasă este mai mică de 30% și la recuperarea materiilor prime, cum ar fi litiul, fosforul și fierul, în electrodul pozitiv.
Demontarea și reciclarea bateriilor litiu-ion pot reduce extracția de noi materii prime pentru a proteja mediul și, de asemenea, au o valoare economică deosebită, reducând considerabil costurile de minerit, costurile de fabricație, costurile cu forța de muncă și costurile de amenajare a liniei de producție.
Dezmembrarea și reciclarea bateriilor litiu-ion se concentrează în principal pe următorii pași: mai întâi, colectarea și clasificarea bateriilor litiu uzate, apoi demontarea bateriilor și, în final, separarea și rafinarea metalelor. După operațiune, metalele și materialele recuperate pot fi utilizate pentru producerea de baterii noi sau alte produse, economisind considerabil costurile.
Cu toate acestea, inclusiv un grup de companii de reciclare a bateriilor, cum ar fi filiala Ningde Times Holding Co., Ltd., Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., toate se confruntă cu o problemă spinoasă: reciclarea bateriilor va produce subproduse toxice și va emite poluanți nocivi. Piața are nevoie urgentă de noi tehnologii pentru a îmbunătăți poluarea și toxicitatea reciclării bateriilor.
2. LBNL a descoperit noi materiale pentru a rezolva problemele de poluare după reciclarea bateriilor.
Recent, Laboratorul Național Lawrence Berkeley (LBNL) din Statele Unite a anunțat că a descoperit un nou material care poate recicla bateriile litiu-ion uzate doar cu apă.
Laboratorul Național Lawrence Berkeley a fost înființat în 1931 și este administrat de Universitatea din California pentru Biroul de Știință al Departamentului de Energie al SUA. A câștigat 16 premii Nobel.
Noul material inventat de Laboratorul Național Lawrence Berkeley se numește liant cu eliberare rapidă. Bateriile litiu-ion fabricate din acest material pot fi ușor reciclate, sunt ecologice și netoxice. Trebuie doar dezasamblate și puse în apă alcalină și agitate ușor pentru a separa elementele necesare. Apoi, metalele sunt filtrate din apă și uscate.
Comparativ cu reciclarea actuală a litiu-ionilor, care implică mărunțirea și măcinarea bateriilor, urmată de ardere pentru separarea metalelor și a elementelor, aceasta prezintă o toxicitate gravă și performanțe ecologice slabe. Noul material este ca ziua și noaptea prin comparație.
La sfârșitul lunii septembrie 2022, această tehnologie a fost selectată printre cele 100 de tehnologii revoluționare dezvoltate la nivel global în 2022 de către premiile R&D 100.
După cum știm, bateriile litiu-ion sunt alcătuite din electrozi pozitivi și negativi, un separator, electrolit și materiale structurale, dar modul în care aceste componente sunt combinate în bateriile litiu-ion nu este bine cunoscut.
În bateriile litiu-ion, un material critic care menține structura bateriei este adezivul.
Noul liant cu eliberare rapidă descoperit de cercetătorii Laboratorului Național Lawrence Berkeley este fabricat din acid poliacrilic (PAA) și polietilenimină (PEI), care sunt conectate prin legături între atomii de azot încărcați pozitiv din PEI și atomii de oxigen încărcați negativ din PAA.
Când liantul cu eliberare rapidă este plasat în apă alcalină care conține hidroxid de sodiu (Na+OH-), ionii de sodiu intră brusc în locul adezivului, separând cei doi polimeri. Polimerii separați se dizolvă în lichid, eliberând orice componente ale electrodului încorporate.
În ceea ce privește costul, atunci când este utilizat pentru fabricarea electrozilor pozitivi și negativi ai bateriilor cu litiu, prețul acestui adeziv este de aproximativ o zecime din cel al celor două cele mai utilizate.
Data publicării: 25 aprilie 2023