Lanzamiento de un método ecológico, altamente eficiente y económico para reciclar LCO y LIB ternarios
| Jerry Huang
Nota del editor: Las baterías de iones de litio ahora se utilizan ampliamente en una variedad de dispositivos electrónicos, vehículos eléctricos y almacenamiento de energía a escala de red. La demanda mundial de baterías de iones de litio sigue creciendo significativamente. Se estima que para 2030, el volumen global de baterías de iones de litio gastadas superará los 11 millones de toneladas, lo que se convertirá en una enorme fuente de contaminación que podría amenazar gravemente el medio ambiente y la salud pública. Al mismo tiempo, la creciente demanda de baterías de iones de litio se traduce en una creciente demanda de litio y cobalto. Por otro lado, el contenido de litio y cobalto en los cátodos LIB llega al 15% y 7% en peso, respectivamente, mucho más alto que el de los minerales y las salmueras. Por lo tanto, la recuperación de elementos metálicos en cátodos LIB gastados es de gran importancia ambiental, social y económica. Actualmente, la recuperación de baterías de iones de litio se divide principalmente en tres pasos: pretratamiento, extracción de metales y separación de metales. En la investigación y desarrollo de la etapa de extracción de metales del proceso de reciclaje, el proceso hidrometalúrgico es una de las opciones más viables debido a su alta tasa de lixiviación de metales y la pureza satisfactoria de los productos recuperados. Sin embargo, el proceso no es tan respetuoso con el medio ambiente ni muy económico, porque el uso de ácidos inorgánicos genera subproductos peligrosos; mientras que los ácidos orgánicos requieren agentes reductores adicionales o tiempos de reacción más largos y temperaturas más altas para la recuperación del metal.
Los investigadores del equipo de Zhong Lin Wang nos presentan un posible método ecológico, altamente eficiente y económico para reciclar LIB, incluidas las baterías de óxido de cobalto y litio (LCO) y las baterías de litio ternarias.
Abstracto
Con la tendencia mundial hacia la neutralidad de carbono, la demanda de baterías de iones de litio (LIB) aumenta continuamente. Sin embargo, los métodos actuales de reciclaje de LIB gastados necesitan mejoras urgentes en términos de respeto al medio ambiente, costo y eficiencia. Aquí proponemos un método mecanocatalítico, denominado electrocatálisis de contacto, que utiliza radicales generados por electrificación de contacto para promover la lixiviación del metal bajo la onda ultrasónica. También utilizamos SiO2 como catalizador reciclable en el proceso. Para las baterías de óxido de litio y cobalto (III), la eficiencia de lixiviación alcanzó el 100% para el litio y el 92,19% para el cobalto a 90 °C en 6 horas. Para las baterías ternarias de litio, las eficiencias de lixiviación de litio, níquel, manganeso y cobalto alcanzaron el 94,56%, 96,62%, 96,54% y 98,39% a 70 °C, respectivamente, en 6 horas. Anticipamos que este método puede proporcionar un enfoque ecológico, de alta eficiencia y económico para el reciclaje de LIB, satisfaciendo la demanda cada vez mayor de producciones de LIB.
Referencia
https://doi.org/10.1038/s41560-023-01348-y