Kaedah Hijau Dan Jimat Yang Cekap Dikeluarkan Untuk Kitar Semula Bateri LFP
| Jerry Huang
Nota editor: Bateri litium-ion kini digunakan secara meluas dalam pelbagai peranti elektronik, EV dan storan tenaga skala grid. Permintaan global untuk bateri litium-ion terus berkembang dengan ketara. Dianggarkan menjelang 2030, jumlah global bateri litium-ion yang dibelanjakan akan melebihi 11 juta tan, yang akan menjadi sumber pencemaran yang besar yang boleh mengancam alam sekitar dan kesihatan awam. Pada masa yang sama, permintaan yang semakin meningkat untuk bateri litium-ion diterjemahkan kepada permintaan yang semakin meningkat untuk litium dan kobalt. Sebaliknya, kandungan litium dan kobalt dalam katod LIB masing-masing setinggi 15% dan 7% berat, yang jauh lebih tinggi daripada bijih dan air garam. Oleh itu, pemulihan unsur-unsur logam dalam katod LIB terpakai mempunyai kepentingan alam sekitar, sosial dan ekonomi yang besar. Pada masa ini, pemulihan bateri litium-ion terutamanya dibahagikan kepada tiga langkah: prarawatan, pengekstrakan logam dan pengasingan logam. Dalam penyelidikan dan pembangunan langkah pengekstrakan logam proses kitar semula, proses hidrometalurgi adalah salah satu pilihan yang paling berdaya maju kerana kadar larut lesap logamnya yang tinggi dan ketulenan yang memuaskan bagi produk yang dipulihkan. Walau bagaimanapun, prosesnya tidak begitu mesra alam, dan tidak juga sangat menjimatkan, kerana penggunaan asid tak organik membawa hasil sampingan yang berbahaya; manakala asid organik memerlukan agen penurun tambahan atau masa tindak balas yang lebih lama dan suhu yang lebih tinggi untuk pemulihan logam.
Penyelidik dari pasukan Zhong Lin Wang membawakan kami kaedah yang mungkin hijau, sangat cekap dan menjimatkan untuk mengitar semula LIB, terutamanya bateri LFP.
Abstrak
Kitar semula bateri litium besi fosfat (LFP), yang mewakili lebih daripada 32% bahagian pasaran bateri litium-ion (LIB) di seluruh dunia, telah meningkatkan perhatian berikutan sumber unsur berharga dan kebimbangan alam sekitar. Walau bagaimanapun, teknologi kitar semula tercanggih, yang biasanya berdasarkan kaedah elektrokimia atau larut lesap kimia, mempunyai isu kritikal seperti prosedur yang membosankan, penggunaan bahan kimia/elektrik yang besar dan pencemaran sekunder. Di sini, kami melaporkan sistem berkuasa sendiri yang inovatif yang terdiri daripada reaktor kitar semula LIB elektrokimia dan penjana nano triboelektrik (TENG) untuk mengitar semula LFP yang dibelanjakan. Dalam reaktor kitar semula LIB elektrokimia, pasangan Cl−/ClO− yang dijana secara elektrokimia dalam larutan NaCl diguna pakai sebagai pengantara redoks untuk memecahkan LFP kepada FePO4 dan Li+ melalui tindak balas penyasaran redoks tanpa bahan kimia tambahan. Selain itu, TENG yang menggunakan komponen terbuang daripada LIB termasuk selongsong, filem aluminium-plastik dan pengumpul semasa direka untuk meminimumkan bahan pencemar sekunder secara drastik. Tambahan pula, TENG menuai tenaga angin, memberikan output 0.21 W untuk menjana kuasa sistem kitar semula elektrokimia dan mengecas bateri. Oleh itu, sistem yang dicadangkan untuk mengitar semula LFP yang dibelanjakan mempamerkan ketulenan yang tinggi (Li2CO3, 99.70% dan FePO4, 99.75%), ciri berkuasa sendiri, prosedur rawatan yang dipermudahkan dan keuntungan yang tinggi, yang boleh menggalakkan kelestarian teknologi LIB.
Rujukan
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A