Lançado um método eficiente, ecológico e econômico para reciclagem de baterias LFP
| Jerry Huang
Nota do editor: As baterias de íons de lítio são agora amplamente utilizadas em uma variedade de dispositivos eletrônicos, veículos elétricos e armazenamento de energia em escala de rede. A procura global por baterias de iões de lítio continua a crescer significativamente. Estima-se que, até 2030, o volume global de baterias de iões de lítio usadas excederá 11 milhões de toneladas, o que se tornará uma enorme fonte de poluição que poderá ameaçar seriamente o ambiente e a saúde pública. Ao mesmo tempo, a crescente procura de baterias de iões de lítio traduz-se numa procura crescente de lítio e cobalto. Por outro lado, o teor de lítio e cobalto nos cátodos LIB chega a 15% e 7% em peso, respectivamente, o que é muito maior do que em minérios e salmouras. Portanto, a recuperação de elementos metálicos em cátodos LIB gastos é de grande importância ambiental, social e económica. Atualmente, a recuperação de baterias de íon-lítio é dividida principalmente em três etapas: pré-tratamento, extração de metal e separação de metal. Na pesquisa e desenvolvimento da etapa de extração de metais do processo de reciclagem, o processo hidrometalúrgico é uma das opções mais viáveis devido à sua alta taxa de lixiviação de metais e pureza satisfatória dos produtos recuperados. Contudo, o processo não é tão amigo do ambiente, nem altamente económico, porque a utilização de ácidos inorgânicos traz consigo subprodutos perigosos; enquanto os ácidos orgânicos requerem agentes redutores adicionais ou tempos de reação mais longos e temperaturas mais altas para recuperação de metal.
Pesquisadores da equipe de Zhong Lin Wang nos trazem um possível método que é verde, altamente eficiente e econômico para reciclar LIBs, especialmente baterias LFP.
Abstrato
A reciclagem de baterias de fosfato de ferro-lítio (LFPs), que representam mais de 32% da participação mundial no mercado de baterias de íon-lítio (LIB), chamou a atenção devido aos valiosos recursos de elementos e às preocupações ambientais. No entanto, as tecnologias de reciclagem de última geração, que normalmente se baseiam em métodos eletroquímicos ou de lixiviação química, apresentam problemas críticos, como procedimentos tediosos, enorme consumo de produtos químicos/eletricidade e poluição secundária. Aqui, relatamos um sistema inovador autoalimentado composto por um reator eletroquímico de reciclagem LIB e um nanogerador triboelétrico (TENG) para reciclagem de LFP gasto. No reator eletroquímico de reciclagem LIB, o par Cl-/ClO- gerado eletroquimicamente em solução de NaCl é adotado como mediador redox para quebrar LFP em FePO4 e Li+ através da reação de direcionamento redox sem produtos químicos extras. Além disso, um TENG que utiliza componentes descartados de LIBs, incluindo invólucros, filmes plásticos de alumínio e coletores de corrente, foi projetado para minimizar drasticamente os poluentes secundários. Além disso, o TENG capta energia eólica, fornecendo uma potência de 0,21 W para alimentar o sistema de reciclagem eletroquímica e carregar baterias. Portanto, o sistema proposto para reciclagem de LFP gasto apresenta alta pureza (Li2CO3, 99,70% e FePO4, 99,75%), recursos autoalimentados, procedimento de tratamento simplificado e alto lucro, o que pode promover a sustentabilidade das tecnologias LIB.
Referência
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A