Учёные наметили проблемы утилизации аккумуляторов и способы их решения

Реализация экономики замкнутого цикла при производстве аккумуляторов позволяет экономить электроэнергию и снижать стоимость сырья. Основная проблема заключается в том, что в качестве активных материалов практически всегда используется смесь различных веществ. Это усложняет их переработку, и получение различных компонентов из этой смеси с высокой чистотой. Так видит проблему руководитель отдела аналитики и отдел окружающей среды Исследовательского центра батарей MEET Университета Мюнстера, доктор Саша Новак (Sascha Nowak).

Исследовательская группа считает, что одним из подходов к решению существующей проблемы является концепция под названием «Дизайн для вторичной переработки». Она направлена на стандартизацию соединений между ячейками и модулями аккумуляторов. Это сделает возможным автоматическую разборку отработавших аккумуляторов. Помимо этого, предложенный подход касается дизайна материалов. К примеру, предлагается разработать для электродных материалов связующие системы на водной основе. Это уменьшит объем используемых при переработке дорогостоящих и токсичных растворителей.

В качестве альтернативного варианта предлагается прямая переработка. В этом случае активные материалы (в основном это касается катода) после выработки своего ресурса реактивируются посредством повторного литирования для прямой сборки в новых элементах. Полный ресинтез материалов в этом случае не потребуется. Так поясняет методику аспирант Исследовательского центра батарей MEET, Йонас Нойманн (Jonas Neumann).

В некоторых регионах мира вышеописанные процессы регулируется законами об утилизации аккумуляторов. В Китае и Европе производители аккумуляторов несут финансовую ответственность за переработку выпущенных аккумуляторов в соответствии с положениями «Расширенной ответственности производителя (EPR)». Есть также правила сбора использованных аккумуляторов, стандарты маркировки и целевые показатели для утилизации материалов.

В США правила утилизации аккумуляторов в основном сосредоточены на переработке свинцово-кислотных и никель-кадмиевых АКБ. Расширенные требования, включающие переработку литий-ионных аккумуляторов, пока действуют лишь в четырёх штатах.

Подробные результаты исследования по развитию переработки аккумуляторов Саша Новак и Йонас Нойманн совместно с доктором Мартиной Петраниковой (Martina Petranikova) с кафедры химии и химической инженерии, промышленной переработки материалов Университета Чалмерса, опубликовали в виде обзорной статьи в журнале Advanced Energy Materials.