تم إصدار طريقة خضراء ذات كفاءة عالية واقتصادية لإعادة تدوير LCO وTERNary LIBs

2023-09-16 | Jerry Huang

ملاحظة المحرر: تُستخدم بطاريات الليثيوم أيون الآن على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من الأجهزة الإلكترونية والمركبات الكهربائية وتخزين الطاقة على نطاق الشبكة. يستمر الطلب العالمي على بطاريات الليثيوم أيون في النمو بشكل ملحوظ. وتشير التقديرات إلى أنه بحلول عام 2030، سيتجاوز الحجم العالمي لبطاريات الليثيوم أيون المستهلكة 11 مليون طن، مما سيصبح مصدرًا ضخمًا للتلوث يمكن أن يهدد البيئة والصحة العامة بشكل خطير. وفي الوقت نفسه، يترجم الطلب المتزايد على بطاريات الليثيوم أيون إلى طلب متزايد على الليثيوم والكوبالت. من ناحية أخرى، يصل محتوى الليثيوم والكوبالت في كاثودات LIB إلى 15% و7% بالوزن، على التوالي، وهو أعلى بكثير من الخامات والمحاليل الملحية. ولذلك، فإن استعادة العناصر المعدنية في كاثودات LIB المستهلكة لها أهمية بيئية واجتماعية واقتصادية كبيرة. حاليًا، يتم تقسيم استعادة بطاريات الليثيوم أيون بشكل أساسي إلى ثلاث خطوات: المعالجة المسبقة واستخراج المعادن وفصل المعادن. في البحث والتطوير لخطوة استخراج المعادن في عملية إعادة التدوير، تعد عملية التعدين المائي واحدة من أكثر الخيارات القابلة للتطبيق بسبب ارتفاع معدل ترشيح المعادن والنقاء المرضي للمنتجات المستردة. ومع ذلك، فإن هذه العملية ليست صديقة للبيئة، وليست اقتصادية للغاية، لأن استخدام الأحماض غير العضوية يجلب منتجات ثانوية خطرة؛ بينما تتطلب الأحماض العضوية عوامل اختزال إضافية أو أوقات تفاعل أطول ودرجات حرارة أعلى لاستعادة المعادن.

يقدم لنا الباحثون من فريق Zhong Lin Wang طريقة محتملة صديقة للبيئة وعالية الكفاءة واقتصادية لإعادة تدوير LIBs، بما في ذلك بطاريات أكسيد الكوبالت الليثيوم (LCO) وبطاريات الليثيوم الثلاثية.

خلاصة

مع الاتجاه العالمي نحو الحياد الكربوني، يتزايد الطلب على بطاريات الليثيوم أيون (LIBs) باستمرار. ومع ذلك، فإن طرق إعادة التدوير الحالية للـ LIBs المستهلكة تحتاج إلى تحسين عاجل من حيث الصداقة البيئية والتكلفة والكفاءة. نقترح هنا طريقة تحفيزية ميكانيكية، يُطلق عليها اسم التحفيز الكهربائي التلامسي، وذلك باستخدام الجذور الناتجة عن كهربة التلامس لتعزيز ترشيح المعادن تحت الموجات فوق الصوتية. نحن نستخدم أيضًا SiO2 كمحفز قابل لإعادة التدوير في هذه العملية. بالنسبة لبطاريات أكسيد كوبالت الليثيوم (III)، وصلت كفاءة الترشيح إلى 100% للليثيوم و92.19% للكوبالت عند 90 درجة مئوية خلال 6 ساعات. بالنسبة لبطاريات الليثيوم الثلاثية، وصلت كفاءة ترشيح الليثيوم والنيكل والمنغنيز والكوبالت إلى 94.56%، 96.62%، 96.54% و98.39% عند 70 درجة مئوية، على التوالي، خلال 6 ساعات. نتوقع أن توفر هذه الطريقة نهجًا صديقًا للبيئة وعالي الكفاءة واقتصاديًا لإعادة تدوير LIB، مما يلبي الطلب المتزايد بشكل كبير على منتجات LIB.

مرجع

https://doi.org/10.1038/s41560-023-01348-y