Исследователи разработали новый способ переработки Li-Ion аккумуляторов

Количество отработанных литий-ионных аккумуляторов от ноутбуков, смартфонов, электромобилей постоянно растёт. Их переработка пока ещё ограничивается лишь сжиганием, а также химическим растворением измельчённых частиц аккумуляторов. Экономические выгодными и эффективными в промышленных масштабах.

Исследователи из Окриджской национальной лаборатории (ORNL) Министерства энергетики усовершенствовали подход к переработке Li-Ion аккумуляторов. Они предлагают растворять аккумулятор в жидком растворе для уменьшения количества опасных химикатов, применяемых при этом. Решение получилось эффективным, простым и экологически безопасным. Учёные заявляют, что им удалось преодолеть основные проблемы, возникающие в разработанных ранее подходах.

Согласно предложению исследователей, отработанный аккумулятор замачивают в растворе органической лимонной кислоты. Это вещество естественным образом содержится в цитрусовых плодах. Лимонная кислота растворена в этиленгликоле и антифризе, применяемом в таких потребительских товарах, как косметика и краски. Лимонную кислоту для этой технологии предлагается брать из экологически чистых источников. С ней значительно безопаснее обращаться по сравнению с неорганическими кислотами. Раствор обеспечил очень эффективный процесс разделения и восстановления металлов с катода отработанного аккумулятора.

Один из участников исследования, Яокай Бай (Yaocai Bai), отметил, что катод содержит критически важные материалы. На него приходится больше 30% стоимости аккумулятора. Поэтому их подход сможет в будущем уменьшить стоимость аккумуляторных батарей. Своё исследование учёные проводили на предприятии по производству аккумуляторов ORNL. Это крупнейший в стране исследовательский Центр открытого доступа по производству аккумуляторов.

В центре разработали технологию рециркуляции, при которой выщелачивается почти 100% кобальта и лития. Что важно, при этом в систему не вносятся примеси. Это позволило эффективно отделить раствор металла от прочих остатков. При этом скорость выщелачивания была достигнута очень высокая. Восстановление 96% кобальта проводилось за считанные часы. При этом не использовался сложный процесс ручного балансирования уровня кислоты.

Руководитель исследования, Лу Юй (Lu Yu), сказала, что разработанный ими процесс впервые демонстрирует, как одна система охватывает функции восстановления и выщелачивания. Он отметил, что кобальт выпадает в осадок и оседает без дальнейшего вмешательства с их стороны. Затраты на эту технологию снижаются благодаря устранению необходимости в использовании дополнительных химикатов. Побочные или вторичные продукты в данном случае не образуются. По её мнению, это исследование проложит путь к более эффективному восстановлению критически важных материалов для аккумуляторов.

Способность выщелачивания при помощи лимонной кислоты и этиленгликоля исследовалось учёными и раньше. Однако тогда использовалось больше кислоты и держалась более низкая температура. Поэтому технология показывала меньшую эффективность, чем сейчас. Учёные особенно были удивлены тем, как быстро происходило выщелачивание. Если при использовании неорганической кислоты требуется от 10 до 12 часов, то здесь процесс проходил за один час. Стандартные растворы, содержащие неорганические кислоты, действуют медленнее, поскольку в них содержится вода. А температура её кипения ограничивает общую температуру всей реакции.

Результаты своего исследования и описание технологии учёные опубликовали здесь.