Исследования по эффективной переработке литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы используются в мобильных телефонах, планшетах, бытовой техники, а в последнее время всё чаще их можно встретить в автомобилях. Из-за того, что увеличивается доля возобновляемых источников энергии в энергетическом балансе развитых стран, растёт спрос на литий-ионные аккумуляторы. Вслед за спросом растёт стоимость лития, его ресурсы на планете сокращаются, а объём отработавших аккумуляторов с токсичными веществами растёт. Поэтому всё более востребованными становятся технологии восстановления лития из отработавших аккумуляторов. Недавно очередную работу в этом направлении провела группа китайских ученых.

Процесс извлечения лития из анода является более простым. Этот процесс научились вести более эффективно и его можно осуществлять без предварительной разрядки аккумулятора. Правда, здесь существует риск возгорания и взрыва при выщелачивании анодов водными растворами из-за их высокой реакционной способности. В процессе этих реакций выделяется водород и большое количество энергии.

Команда под руководством Ю-Го Го и Цинхая Мэн из Института химии Китайской академии наук (ICCAS) и Университета Китайской академии наук (UCAS) разработала альтернативный метод восстановления отработавших литий-ионных аккумуляторов, который позволяет избежать этих проблем. Они в своей технологии вместо воды для извлечения лития из анодов используют апротонные органические растворы. Эти вещества не могут выделять ионы водорода, благодаря чему не происходит образования газообразного водорода.

Предложенный учёными раствор состоит из полициклического ароматического углеводорода (ПАУ) и эфира, которой выступает в качестве растворителя. Некоторые ПАУ захватывают положительно заряженный ион лития с одним электроном с графитового анода. В мягких условиях данная окислительно-восстановительная реакция очень эффективна и хорошо поддаётся контролю. При использовании пирена (ПАУ) в диметиловом эфире тетраэтиленгликоля исследователям удалось практически полностью растворить активный литий из анодов.

В качестве дополнительного преимущества разработанной технологии называется то, что растворы литий-ПАУ можно применять непосредственно в качестве реагентов. При добавлении лития в новые аноды. Это можно делать, например, при регенерации отработанных катодов или в новые аноды при предварительной обработке. Исследователи говорят, что систему ПАУ-растворитель можно изменять и настраивать для оптимизации под обрабатываемый материал. Предложенный процесс восстановления имеет высокую эффективность и стоит недорого. К тому же, он позволяет избежать отходов, снижает риски безопасности и открывает новые перспективы для переработки литий-ионных аккумуляторов.