Lanzamiento de un método eficiente, ecológico y económico para reciclar baterías LFP
| 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, especialmente baterías LFP.
Abstracto
El reciclaje de baterías de fosfato de hierro y litio (LFP), que representan más del 32% de la cuota de mercado mundial de baterías de iones de litio (LIB), ha despertado la atención debido a los valiosos recursos de elementos y las preocupaciones medioambientales. Sin embargo, las tecnologías de reciclaje de última generación, que normalmente se basan en métodos electroquímicos o de lixiviación química, tienen problemas críticos como procedimientos tediosos, un enorme consumo de productos químicos/electricidad y contaminación secundaria. Aquí, presentamos un innovador sistema autoalimentado compuesto por un reactor de reciclaje LIB electroquímico y un nanogenerador triboeléctrico (TENG) para reciclar LFP gastado. En el reactor de reciclaje electroquímico LIB, el par Cl-/ClO- generado electroquímicamente en una solución de NaCl se adopta como mediador redox para descomponer el LFP en FePO4 y Li+ a través de la reacción redox sin productos químicos adicionales. Además, un TENG que utiliza componentes desechados de LIB, incluidas carcasas, películas de aluminio y plástico y colectores de corriente, está diseñado para minimizar drásticamente los contaminantes secundarios. Además, TENG aprovecha la energía eólica y ofrece una potencia de 0,21 W para alimentar el sistema de reciclaje electroquímico y cargar las baterías. Por lo tanto, el sistema propuesto para reciclar LFP gastado exhibe una alta pureza (Li2CO3, 99,70% y FePO4, 99,75%), características autoalimentadas, un procedimiento de tratamiento simplificado y una alta rentabilidad, lo que puede promover la sostenibilidad de las tecnologías LIB.
Referencia
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A