Новое исследование специалистов ReCell Center позволит сделать переработку аккумуляторов более выгодной
Литий-ионные аккумуляторы стали одним из двигателей технологической сферы настоящего и будущего. От них получает питание портативная электроника, электромобили, бытовая техника. Они также применяются в системах хранения энергии. Объёмы использования этих источников питания только растут и это определяет технологию переработки литий-ионных аккумуляторов. Особую роль в этом играет исследование, позволяющее сделать этот процесс более выгодным.
Фото: ReCell Center
Одним из последних исследований в сфере переработки литий-ионных аккумуляторов стала работа специалистов из ReCell Center. Это первый в США центр исследований и разработок в сфере передовой утилизации аккумуляторов со штаб-квартирой в Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики (DOE). Он стал результатом сотрудничества Аргоннской национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США и Окриджской национальной лаборатории Мичиганского технологического университета, Калифорнийского университета в Сан-Диего и Вустерского политехнического института. Его специалисты сделали открытие, позволяющее устранить одно из серьёзных препятствий на пути к организации экономически выгодной переработки литий-ионных аккумуляторов.
Процессы рециркуляции, которые используются на сегодняшний день, позволяют извлекать металлы из отработавших аккумуляторов в формах, не представляющих особой ценности для производителей. Между тем, через 10 лет начнётся ежегодный вывод эксплуатации около 2 млн тонн литий-ионных аккумуляторов электромобилей. У них будет просто истекать срок службы. По сравнению с тем количеством изношенных аккумуляторов для электромобилей, что есть сейчас, их объём существенно возрастёт. И имеющаяся на сегодняшний день инфраструктура утилизации не готова переработать такие объёмы. Как отмечает один из авторов проведённого исследования Джессика Дарем (Jessica Durham), аккумуляторная промышленность при закупке переработанных катодных материалов не будет жертвовать их чистотой.
Исследователи из Мичиганского технологического университета MTU), вошедшие в команду специалистов ReCell, разработали новую технологию разделения ценных материалов, из которых состоит катод литий-ионных аккумуляторов. Специалисты исследовательского центра материаловедения в Аргонне собираются масштабировать этот процесс сепарации, чтобы его можно было использовать его при крупномасштабной переработке аккумуляторов электромобилей.
Катодные материалы аккумуляторов электромобилей, поступающих на переработку, отличаются по производителю и годам выпуска. Поэтому при переработке нужно разделять смесь оксидов металлического лития, оксидов кобальта, оксидов никеля, соединений кобальта, никеля, алюминия, железа и фосфата лития и т. п. Нужно разделить все эти материалы, чтобы в дальнейшем их можно было использовать повторно. Если раньше эта задача казалась невыполнимой, то теперь ситуация меняется.
Специалисты MTU и ReCell опубликовали результаты своего исследования в рецензируемом научном журнале Energy Technology. В статье они подробно описывают сделанное открытие. А именно, технологию разделения отдельных катодных материалов с использованием новой реализации уже известного процесса под названием пенная флотация.
Пенная флотация в течение длительного времени используется для разделения и очистки воды в горнодобывающей промышленности. Разделение материалов происходит во флотационном резервуаре зависит от того, отталкивает ли вещество воду, поглощает её или плавает/тонет в ней. Большинство катодных материалов тонут в воде, что затрудняет их разделение. Это свойство справедливо для оксида лития, никеля, марганца, кобальта (NMC111) и оксида лития-марганца (LMO). Это наиболее распространённые катодные материалы в аккумуляторах для электромобилей.
Они и были использованы в экспериментах специалистов ReCell. Им удалось обнаружить, что разделение можно обеспечить, если заставить материал NMC111 плавать в воде. Они смогли это сделать посредством введения специально подобранного химического вещества. В результате целевой материал стал отталкивать воду. После разделения катодных материалов специалисты обнаружили, что введение дополнительного химического вещества оказывает незначительное влияние на их электрохимические характеристики. Разделённые NMC111 и LMO имели высокий уровень чистоты (более 95%).
По мнению Джессики Дарем, это очень важное достижение, поскольку для аккумуляторной промышленности важна чистота переработанного катодного материала. Исследование укладывается в рамки миссии ReCell Center по разработке менее энергоёмких методов обработки и улавливания ценных материалов. Речь идёт о прямой переработке (восстановлении, регенерации, повторном использовании) компонентов аккумулятора без нарушения химической структуры.
Открытие ReCell может оказать положительный эффект при снижении затрат на переработку литий-ионных аккумуляторов, а также обеспечить стимулирование роста рынка вторичной переработки использованных литий-ионных батарей. Как следствие, Это обеспечит снижение стоимости электромобилей, как для производителей, так и для покупателей. Для США это даст укрепление энергетической независимости за счёт использования внутренних источников сырья и снижения зависимости от внешних поставок.
В данный момент команда ReCell Center шаг за шагом разрабатывает весь процесс переработки литий-ионных аккумуляторов, чтобы сделать его экономически жизнеспособным. Только после этого он получит широкое распространение. Помимо Джессики Дарем, среди авторов исследования упоминаются Альберт Липсон (Albert Lipson) и доктор Харука Пинегар (Haruka Pinegar). Финансирование для проведения исследовательских работ выделили Управление по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики США и Управление автомобильных технологий.
(голосов: 1, в среднем: 5,00 из 5)
Загрузка...
