تم إطلاق طريقة خضراء واقتصادية فعالة لإعادة تدوير بطاريات LFP
| 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، فإن محتوى الليثيوم والكوبالت في كاثودات LIB يصل إلى 15% و7% بالوزن، على التوالي، وهو أعلى بكثير من ذلك الموجود في 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، وخاصة بطاريات LFP.
خلاصة
أثارت إعادة تدوير بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LFPs)، والتي تمثل أكثر من 32٪ من حصة سوق بطاريات الليثيوم أيون (LIB) في جميع أنحاء العالم، الاهتمام بسبب موارد العناصر القيمة والمخاوف البيئية. ومع ذلك، فإن تقنيات إعادة التدوير الحديثة، والتي تعتمد عادةً على طرق الترشيح الكهروكيميائية أو الكيميائية، تواجه مشكلات حرجة مثل الإجراءات الشاقة والاستهلاك الهائل للمواد الكيميائية/الكهرباء والتلوث الثانوي. هنا، نقوم بالإبلاغ عن نظام مبتكر ذاتي الطاقة يتكون من مفاعل إعادة التدوير الكهروكيميائي LIB ومولد نانوي كهربائي احتكاكي (TENG) لإعادة تدوير LFP المستهلك. في مفاعل إعادة التدوير الكهروكيميائي LIB، تم اعتماد زوج Cl−/ClO− المتولد كهروكيميائيًا في محلول NaCl كوسيط الأكسدة والاختزال لتحطيم LFP إلى FePO4 وLi+ عبر تفاعل استهداف الأكسدة والاختزال بدون مواد كيميائية إضافية. بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم TENG الذي يستخدم المكونات المهملة من LIBs بما في ذلك الأغلفة وأفلام الألومنيوم والبلاستيك ومجمعات التيار لتقليل الملوثات الثانوية بشكل كبير. علاوة على ذلك، يقوم TENG بحصد طاقة الرياح، مما يوفر مخرجًا قدره 0.21 واط لتشغيل نظام إعادة التدوير الكهروكيميائي وشحن البطاريات. لذلك، يُظهر النظام المقترح لإعادة تدوير LFP المستهلك درجة نقاء عالية (Li2CO3، 99.70% وFePO4، 99.75%)، وميزات ذاتية التشغيل، وإجراءات معالجة مبسطة وربح مرتفع، مما يمكن أن يعزز استدامة تقنيات LIB.
مرجع
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A