Rilasciato un metodo verde altamente efficiente ed economico per il riciclaggio di LCO e LIB ternarie
| 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 presentano un possibile metodo ecologico, altamente efficiente ed economico per riciclare le LIB, comprese le batterie all’ossido di litio cobalto (LCO) e le batterie al litio ternarie.
Astratto
Con la tendenza globale verso la neutralità del carbonio, la domanda di batterie agli ioni di litio (LIB) è in continuo aumento. Tuttavia, gli attuali metodi di riciclaggio delle LIB esaurite necessitano di miglioramenti urgenti in termini di ecocompatibilità, costi ed efficienza. Qui proponiamo un metodo meccano-catalitico, denominato elettrocatalisi a contatto, che utilizza radicali generati dall'elettrificazione a contatto per promuovere la lisciviazione del metallo sotto l'onda ultrasonica. Usiamo anche SiO2 come catalizzatore riciclabile nel processo. Per le batterie all’ossido di litio cobalto (III), l’efficienza di lisciviazione ha raggiunto il 100% per il litio e il 92,19% per il cobalto a 90 °C entro 6 ore. Per le batterie al litio ternarie, le efficienze di lisciviazione di litio, nichel, manganese e cobalto hanno raggiunto rispettivamente il 94,56%, 96,62%, 96,54% e 98,39% a 70°C, entro 6 ore. Prevediamo che questo metodo possa fornire un approccio ecologico, ad alta efficienza ed economico per il riciclaggio LIB, soddisfacendo la domanda in crescita esponenziale di produzioni LIB.
Riferimento
https://doi.org/10.1038/s41560-023-01348-y