Šis raksts ir pārskatīts saskaņā ar Science X redakcijas procedūrām un politiku. Redaktori, nodrošinot satura integritāti, ir uzsvēruši šādas īpašības:
Mobilo tālruņu, klēpjdatoru un aizvien pieaugošā skaita elektrotransportlīdzekļu litija jonu akumulatoru atkritumi uzkrājas, taču pārstrādes iespējas joprojām lielā mērā aprobežojas ar bojātu akumulatoru sadedzināšanu vai ķīmisku izšķīdināšanu. Pašreizējās metodes var radīt vides problēmas, un tās ir grūti ekonomiski ražot rūpnieciskā mērogā.
Tradicionālie procesi pārstrādā dažus akumulatoru materiālus un balstās uz kodīgiem sārmiem, neorganiskām skābēm un bīstamām ķīmiskām vielām, kas var radīt piemaisījumus. Kritisko metālu ieguvei ir nepieciešama arī sarežģīta atdalīšana un nogulsnēšana. Tomēr tādu metālu kā kobalta un litija pārstrāde var samazināt piesārņojumu, atkarību no ārvalstu avotiem un piegādes ķēžu aizsprostojumus.
ASV Enerģētikas departamenta Oukridžas Nacionālās laboratorijas pētnieki ir pilnveidojuši metodi akumulatoru izšķīdināšanai šķidrā šķīdumā, lai samazinātu procesā izmantoto bīstamo ķīmisko vielu daudzumu. Viņu pētījums tika publicēts žurnālā “Energy Storage Materials”.
ORNL pētnieku izstrādātais vienkāršais, efektīvais un videi draudzīgais risinājums pārvar būtiskus šķēršļus, ar kuriem saskārās, izmantojot iepriekšējās metodes.
Izlietotās baterijas iemērc organiskās citronskābes (dabiski atrodama citrusaugļos) šķīdumā, kas izšķīdināta etilēnglikolā — antifrīzā, ko parasti izmanto patēriņa precēs, piemēram, krāsās un kosmētikā. Citronskābe tiek iegūta no ilgtspējīgiem avotiem un ir drošāk lietojama nekā neorganiskās skābes. Šis videi draudzīgais šķīdums nodrošina ārkārtīgi efektīvu metālu atdalīšanas un pārstrādes procesu akumulatora pozitīvi lādētajā elektrodā, ko sauc par katodu.
“Tā kā katods satur kritiski svarīgus materiālus, tā ir jebkura akumulatora dārgākā daļa, kas veido vairāk nekā 30 procentus no tā izmaksām,” sacīja Jaokai Bai, ORNL akumulatoru pētniecības grupas loceklis. “Mūsu pieeja laika gaitā varētu samazināt akumulatoru izmaksas.” Pētījums tika veikts Oukridžas Nacionālās laboratorijas akumulatoru ražotnē, kas ir lielākā atklātā akumulatoru pētniecības un attīstības iekārta Amerikas Savienotajās Valstīs.
Tur izstrādātā apstrādes tehnoloģija ļauj no katoda izskalot gandrīz 100 % kobalta un litija, neieviešot sistēmā piemaisījumus. Tā arī spēj efektīvi atdalīt metālu šķīdumus no citiem atlikumiem. Vislabākais ir tas, ka tās sekundārā funkcija ir dažu stundu laikā atgūt vairāk nekā 96 % kobalta, nepievienojot papildu ķīmiskas vielas, kas bieži vien ir sarežģīts manuāls process skābes līmeņa līdzsvarošanai.
“Šī ir pirmā reize, kad viena šķīduma sistēma aptver izskalošanas un apstrādes funkcijas,” sacīja vadošais pētnieks Lu Ju. “Bija interesanti atklāt, ka kobalts izgulsnējās un nosēdās bez turpmākiem traucējumiem. Mēs to negaidījām.”
Papildu ķīmisko vielu nepieciešamības novēršana samazina izmaksas un novērš blakusproduktu vai sekundāro atkritumu rašanos. “Mēs esam sajūsmā, ka šis mūsu zinātnieku izstrādātais pārstrādes process var pavērt ceļu plašākai kritiski svarīgu akumulatoru materiālu pārstrādei,” sacīja Iljass Belharuaks, korporatīvais pētnieks un Oukridžas Nacionālās laboratorijas Elektrifikācijas nodaļas direktors.
Bai teica, ka citronskābes un etilēnglikola izskalošanās īpašības ir pētītas iepriekš, taču šī metode izmantoja vairāk skābes un zemākas temperatūras, un tā bija mazāk efektīva.
“Mūs pārsteidza, cik ātri tas iznāca no šķīduma,” sacīja Bai. “Ar organiskajām skābēm tas parasti aizņem 10 līdz 12 stundas, bet šim vajadzēja tikai stundu.” Tradicionālie šķīdumi, kuros izmanto neorganiskās skābes, ir arī lēnāki, jo tie satur ūdeni, kura viršanas temperatūra ierobežo reakcijas temperatūru.
Papildinformācija: Lu Yu et al., Efektīva atdalīšana un līdznogulsnēšana vienkāršotai katoda pārstrādei, Energy Storage Materials (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Ja pamanāt drukas kļūdu, neprecizitāti vai vēlaties iesniegt pieprasījumu rediģēt saturu šajā lapā, lūdzu, izmantojiet šo veidlapu. Vispārīgiem jautājumiem, lūdzu, izmantojiet mūsu kontaktformu. Vispārīgām atsauksmēm izmantojiet tālāk norādīto publisko komentāru sadaļu (ievērojiet vadlīnijas).
Jūsu atsauksmes mums ir ļoti svarīgas. Tomēr, ņemot vērā lielo ziņojumu skaitu, mēs nevaram garantēt personalizētu atbildi.
Jūsu e-pasta adrese tiek izmantota tikai, lai paziņotu adresātiem, kas nosūtīja e-pastu. Ne jūsu adrese, ne adresāta adrese netiks izmantota nekādiem citiem mērķiem. Jūsu ievadītā informācija tiks parādīta jūsu e-pastā un Tech Xplore to nekādā veidā nesaglabās.
Šī tīmekļa vietne izmanto sīkfailus, lai atvieglotu navigāciju, analizētu jūsu pakalpojumu lietošanu, apkopotu reklāmas personalizācijas datus un sniegtu saturu no trešajām pusēm. Izmantojot mūsu tīmekļa vietni, jūs apliecināt, ka esat izlasījis un sapratis mūsu Privātuma politiku un Lietošanas noteikumus.