Rilasciato un metodo efficiente, ecologico ed economico per il riciclaggio delle batterie LFP
| Jerry Huang
Nota dell'editore: le batterie agli ioni di litio sono ora ampiamente utilizzate in una varietà di dispositivi elettronici, veicoli elettrici e accumulo di energia su scala di rete. La domanda globale di batterie agli ioni di litio continua a crescere in modo significativo. Si stima che entro il 2030 il volume globale di batterie agli ioni di litio esaurite supererà gli 11 milioni di tonnellate, che diventeranno un’enorme fonte di inquinamento che potrebbe minacciare seriamente l’ambiente e la salute pubblica. Allo stesso tempo, la crescente domanda di batterie agli ioni di litio si traduce in una crescente domanda di litio e cobalto. D'altra parte, il contenuto di litio e cobalto nei catodi LIB è rispettivamente pari al 15% e al 7% in peso, un valore molto superiore a quello dei minerali e delle salamoie. Pertanto, il recupero degli elementi metallici nei catodi LIB esausti è di grande importanza ambientale, sociale ed economica. Attualmente il recupero delle batterie agli ioni di litio si divide principalmente in tre fasi: pretrattamento, estrazione del metallo e separazione del metallo. Nella ricerca e nello sviluppo della fase di estrazione dei metalli del processo di riciclaggio, il processo idrometallurgico è una delle opzioni più praticabili grazie all'elevato tasso di lisciviazione dei metalli e alla purezza soddisfacente dei prodotti recuperati. Tuttavia, il processo non è così rispettoso dell'ambiente, né altamente economico, perché l'uso di acidi inorganici porta sottoprodotti pericolosi; mentre gli acidi organici richiedono agenti riducenti aggiuntivi o tempi di reazione più lunghi e temperature più elevate per il recupero del metallo.
I ricercatori del team di Zhong Lin Wang ci offrono un possibile metodo ecologico, altamente efficiente ed economico per riciclare le LIB, in particolare le batterie LFP.
Astratto
Il riciclaggio delle batterie al litio ferro fosfato (LFP), che rappresentano oltre il 32% della quota di mercato mondiale delle batterie agli ioni di litio (LIB), ha attirato l’attenzione a causa delle preziose risorse degli elementi e delle preoccupazioni ambientali. Tuttavia, le tecnologie di riciclaggio all’avanguardia, che in genere si basano su metodi elettrochimici o di lisciviazione chimica, presentano problemi critici come procedure noiose, enorme consumo di prodotti chimici/elettricità e inquinamento secondario. Qui riportiamo un innovativo sistema autoalimentato composto da un reattore di riciclaggio elettrochimico LIB e un nanogeneratore triboelettrico (TENG) per il riciclaggio di LFP esaurito. Nel reattore di riciclaggio elettrochimico LIB, la coppia Cl−/ClO− generata elettrochimicamente nella soluzione NaCl viene adottata come mediatore redox per scomporre l'LFP in FePO4 e Li+ tramite la reazione di targeting redox senza sostanze chimiche aggiuntive. Inoltre, un TENG che utilizza componenti scartati dalle LIB, inclusi involucri, pellicole di alluminio-plastica e collettori di corrente, è progettato per ridurre drasticamente gli inquinanti secondari. Inoltre, il TENG raccoglie energia eolica, fornendo una potenza di 0,21 W per alimentare il sistema di riciclaggio elettrochimico e caricare le batterie. Pertanto, il sistema proposto per il riciclaggio dell'LFP esaurito presenta elevata purezza (Li2CO3, 99,70% e FePO4, 99,75%), caratteristiche autoalimentate, procedura di trattamento semplificata e un elevato profitto, che possono promuovere la sostenibilità delle tecnologie LIB.
Riferimento
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A