LFP 배터리 재활용을 위한 효율적이고 친환경적인 방법 출시
| Jerry Huang
편집자 주: 리튬 이온 배터리는 이제 다양한 전자 장치, EV 및 그리드 규모 에너지 저장 장치에 널리 사용됩니다. 리튬 이온 배터리에 대한 전 세계 수요는 계속해서 크게 증가하고 있습니다. 2030년에는 전 세계적으로 폐 리튬이온 배터리의 양이 1,100만 톤을 초과할 것으로 추산되며, 이는 환경과 국민 건강을 심각하게 위협할 수 있는 거대한 오염원이 될 것입니다. 동시에 리튬이온 배터리 수요 증가는 리튬과 코발트 수요 증가로 이어진다. 반면 LIB 양극재의 리튬과 코발트 함량은 각각 15%와 7%로 광석과 염수에 비해 훨씬 높다. 따라서 폐 LIB 음극에서 금속 원소를 회수하는 것은 환경적, 사회적, 경제적 중요성이 큽니다. 현재 리튬이온 배터리 회수는 크게 전처리, 금속 추출, 금속 분리의 3단계로 나누어진다. 재활용 공정의 금속 추출 단계에 대한 연구 개발에서 습식 제련 공정은 금속 침출 속도가 높고 회수된 제품의 순도가 만족스럽기 때문에 가장 실행 가능한 옵션 중 하나입니다. 그러나 무기산을 사용하면 위험한 부산물이 발생하기 때문에 이 공정은 환경 친화적이지도, 경제성도 높지 않습니다. 유기산은 금속 회수를 위해 추가 환원제나 더 긴 반응 시간 및 더 높은 온도가 필요합니다.
Zhong Lin Wang 팀의 연구원들은 LIB, 특히 LFP 배터리를 재활용할 수 있는 친환경적이고 효율적이며 경제적인 방법을 제시합니다.
추상적인
전 세계 리튬이온전지(LIB) 시장점유율의 32% 이상을 차지하는 리튬인산철전지(LFP)의 재활용은 귀중한 원소자원과 환경적 우려로 인해 주목을 받고 있다. 그러나 일반적으로 전기화학적 또는 화학적 침출 방식을 기반으로 하는 최첨단 재활용 기술은 지루한 절차, 막대한 화학/전기 소비, 2차 오염 등의 중요한 문제를 안고 있습니다. 여기에서는 전기화학적 LIB 재활용 반응기와 사용한 LFP 재활용을 위한 마찰 전기 나노발전기(TENG)로 구성된 혁신적인 자체 구동 시스템을 보고합니다. 전기화학적 LIB 재활용 반응기에서는 NaCl 용액에서 전기화학적으로 생성된 Cl-/ClO- 쌍을 산화환원 매개체로 채택하여 별도의 화학물질 없이 산화환원 표적화 반응을 통해 LFP를 FePO4와 Li+로 분해합니다. 또한 케이싱, 알루미늄-플라스틱 필름, 집전체 등 LIB의 폐기 부품을 활용하는 TENG는 2차 오염물질을 대폭 최소화하도록 설계되었습니다. 또한 TENG는 풍력 에너지를 수확하여 전기화학 재활용 시스템에 전력을 공급하고 배터리를 충전하기 위해 0.21W의 출력을 제공합니다. 따라서 제안된 폐 LFP 재활용 시스템은 고순도(Li2CO3, 99.70% 및 FePO4, 99.75%), 자가 동력 기능, 단순화된 처리 절차 및 높은 수익을 나타내어 LIB 기술의 지속 가능성을 촉진할 수 있습니다.
참조
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A