Ezt a cikket a Science X szerkesztői eljárásainak és irányelveinek megfelelően lektoráltuk. A szerkesztők a tartalom integritásának biztosítása mellett a következő tulajdonságokat hangsúlyozták:
Egyre több lítium-ion akkumulátor halmozódik fel mobiltelefonokból, laptopokból és egyre több elektromos járműből, de az újrahasznosítási lehetőségek még mindig nagyrészt az elégetésre vagy a meghibásodott akkumulátorok kémiai oldására korlátozódnak. A jelenlegi módszerek környezeti problémákat okozhatnak, és ipari méretekben nehéz gazdaságosan előállítani őket.
A hagyományos eljárások egyes akkumulátor-anyagok újrahasznosításával maró lúgokat, szervetlen savakat és veszélyes vegyi anyagokat használnak, amelyek szennyeződéseket okozhatnak. A kritikus fémek kinyerése összetett elválasztást és kicsapást is igényel. Az olyan fémek, mint a kobalt és a lítium újrahasznosítása azonban csökkentheti a szennyezést, a külföldi forrásoktól való függőséget és az ellátási láncok elzáródását.
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Oak Ridge Nemzeti Laboratóriumának kutatói tökéletesítettek egy módszert az akkumulátorok folyékony oldatban való feloldására, hogy csökkentsék a folyamat során felhasznált veszélyes vegyi anyagok mennyiségét. Kutatásukat az Energy Storage Materials című folyóiratban tették közzé.
Az ORNL kutatói által kifejlesztett egyszerű, hatékony és környezetbarát megoldás leküzdi a korábbi módszerekkel tapasztalt főbb akadályokat.
A használt akkumulátorokat szerves citromsav (természetes előfordulású a citrusfélékben) oldatában áztatják, amelyet etilénglikolban oldanak fel. Ez egy fagyálló, amelyet gyakran használnak fogyasztási cikkekben, például festékekben és kozmetikumokban. A citromsav fenntartható forrásokból származik, és biztonságosabban kezelhető, mint a szervetlen savak. Ez a környezetbarát oldat rendkívül hatékony eljárást biztosít a fémek elválasztására és újrahasznosítására az akkumulátor pozitív töltésű elektródájában, az úgynevezett katódban.
„Mivel a katód kritikus anyagokat tartalmaz, ez az akkumulátor legdrágább része, az akkumulátor költségének több mint 30 százalékát teszi ki” – mondta Yaokai Bai, az ORNL akkumulátorkutató csoportjának tagja. „Megközelítésünk idővel csökkentheti az akkumulátorok költségeit.” A tanulmányt az Oak Ridge Nemzeti Laboratórium akkumulátorgyártó üzemében végezték, amely az Egyesült Államok legnagyobb szabadtéri akkumulátorkutató és -fejlesztő létesítménye.
Az ott kifejlesztett feldolgozási technológia lehetővé teszi a kobalt és lítium közel 100%-ának kioldását a katódból szennyeződések rendszerbe juttatása nélkül. Emellett képes hatékonyan elválasztani a fémoldatokat a többi maradványtól. A legjobb az egészben, hogy másodlagos funkciója a kobalt több mint 96%-ának kinyerése néhány órán belül további vegyszerek hozzáadása nélkül, ami gyakran egy összetett manuális folyamat a savszintek kiegyensúlyozása érdekében.
„Ez az első alkalom, hogy egyetlen oldatrendszer lefedi a kioldás és a feldolgozás funkcióit” – mondta Lu Yu, a kutatás vezetője. „Érdekes volt tapasztalni, hogy a kobalt további zavarás nélkül kicsapódott és ülepedt. Erre nem számítottunk.”
A további vegyszerek szükségességének kiküszöbölése csökkenti a költségeket, és elkerülhető a melléktermékek vagy másodlagos hulladék keletkezése. „Izgatottan várjuk, hogy tudósaink által kifejlesztett újrahasznosítási folyamat utat nyithat a kritikus akkumulátor-anyagok szélesebb körű újrahasznosítása előtt” – mondta Ilyas Belharouaq, vállalati kutató és az Oak Ridge Nemzeti Laboratórium villamosítási osztályának igazgatója.
Bai elmondta, hogy a citromsav és az etilénglikol kioldódási tulajdonságait korábban már tanulmányozták, de ez a módszer több savat és alacsonyabb hőmérsékletet alkalmazott, és kevésbé volt hatékony.
„Meglepődtünk, hogy milyen gyorsan kijött az oldatból” – mondta Bai. „Szerves savaknál általában 10-12 órát vesz igénybe, de ez csak egy órát vett igénybe.” A szervetlen savakat használó hagyományos oldatok is lassabbak, mivel vizet tartalmaznak, amelynek forráspontja korlátozza a reakcióhőmérsékletet.
További információk: Lu Yu et al., Hatékony elválasztás és együttes kicsapás az egyszerűsített katódújrahasznosításhoz, Energy Storage Materials (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Ha elgépelést, pontatlanságot talál, vagy szeretne szerkesztési kérelmet benyújtani ezen az oldalon, kérjük, használja ezt az űrlapot. Általános kérdések esetén kérjük, használja a kapcsolatfelvételi űrlapunkat. Általános visszajelzéshez használja az alábbi nyilvános hozzászólások részt (kövesse az irányelveket).
Visszajelzése nagyon fontos számunkra. Az üzenetek nagy száma miatt azonban nem tudjuk garantálni a személyre szabott választ.
Az e-mail címedet csak arra használjuk, hogy megtudjuk, ki küldte az e-mailt. Sem az Ön címét, sem a címzett címét semmilyen más célra nem használjuk fel. A megadott információk megjelennek az e-mailedben, és a Tech Xplore semmilyen formában nem tárolja azokat.
Ez a weboldal sütiket használ a navigáció megkönnyítése, szolgáltatásaink használatának elemzése, hirdetések személyre szabására vonatkozó adatok gyűjtése és harmadik felektől származó tartalmak biztosítása érdekében. Weboldalunk használatával Ön tudomásul veszi, hogy elolvasta és megértette Adatvédelmi irányelveinket és Felhasználási feltételeinket.