Metode Ramah Lingkungan Dan Ekonomis Yang Efisien Dirilis Untuk Daur Ulang Baterai LFP
| Jerry Huang
Catatan Editor: Baterai litium-ion kini banyak digunakan di berbagai perangkat elektronik, kendaraan listrik, dan penyimpanan energi skala jaringan. Permintaan global terhadap baterai lithium-ion terus tumbuh secara signifikan. Diperkirakan pada tahun 2030, volume baterai lithium-ion bekas secara global akan melebihi 11 juta ton, yang akan menjadi sumber polusi besar yang dapat mengancam lingkungan dan kesehatan masyarakat secara serius. Pada saat yang sama, meningkatnya permintaan akan baterai litium-ion berarti meningkatnya permintaan akan litium dan kobalt. Di sisi lain, kandungan litium dan kobalt dalam katoda LIB masing-masing mencapai 15% dan 7% berat, yang jauh lebih tinggi dibandingkan bijih dan air garam. Oleh karena itu, perolehan kembali unsur-unsur logam dalam katoda LIB bekas mempunyai dampak besar terhadap lingkungan, sosial dan ekonomi. Saat ini, pemulihan baterai lithium-ion terutama dibagi menjadi tiga langkah: perlakuan awal, ekstraksi logam, dan pemisahan logam. Dalam penelitian dan pengembangan langkah ekstraksi logam pada proses daur ulang, proses hidrometalurgi adalah salah satu pilihan yang paling memungkinkan karena laju pelindian logam yang tinggi dan kemurnian produk hasil perolehan yang memuaskan. Namun, prosesnya tidak ramah lingkungan dan tidak terlalu ekonomis, karena penggunaan asam anorganik menghasilkan produk sampingan yang berbahaya; sedangkan asam organik memerlukan zat pereduksi tambahan atau waktu reaksi yang lebih lama dan suhu yang lebih tinggi untuk perolehan kembali logam.
Para peneliti dari tim Zhong Lin Wang memberi kita kemungkinan metode yang ramah lingkungan, sangat efisien dan ekonomis untuk mendaur ulang LIB, khususnya baterai LFP.
Abstrak
Daur ulang baterai lithium iron phosphate (LFP), yang mewakili lebih dari 32% pangsa pasar baterai lithium-ion (LIB) di seluruh dunia, telah menarik perhatian karena sumber daya elemen yang berharga dan masalah lingkungan. Namun, teknologi daur ulang yang canggih, yang biasanya didasarkan pada metode elektrokimia atau pencucian kimia, mempunyai permasalahan penting seperti prosedur yang membosankan, konsumsi bahan kimia/listrik yang sangat besar, dan polusi sekunder. Di sini, kami melaporkan sistem mandiri inovatif yang terdiri dari reaktor daur ulang LIB elektrokimia dan nanogenerator triboelektrik (TENG) untuk mendaur ulang LFP bekas. Dalam reaktor daur ulang LIB elektrokimia, pasangan Cl−/ClO− yang dihasilkan secara elektrokimia dalam larutan NaCl digunakan sebagai mediator redoks untuk memecah LFP menjadi FePO4 dan Li+ melalui reaksi penargetan redoks tanpa bahan kimia tambahan. Selain itu, TENG yang memanfaatkan komponen buangan dari LIB termasuk casing, film aluminium-plastik, dan pengumpul arus dirancang untuk meminimalkan polutan sekunder secara drastis. Selain itu, TENG memanen energi angin, menghasilkan output sebesar 0,21 W untuk memberi daya pada sistem daur ulang elektrokimia dan mengisi daya baterai. Oleh karena itu, sistem yang diusulkan untuk mendaur ulang LFP bekas menunjukkan kemurnian tinggi (Li2CO3, 99,70% dan FePO4, 99,75%), fitur mandiri, prosedur pengolahan yang disederhanakan, dan keuntungan tinggi, yang dapat mendorong keberlanjutan teknologi LIB.
Referensi
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A