Представлен эффективный, экологичный и экономичный метод переработки литий-железо-фосфатных (LFP) батарей.
| Jerry Huang
Примечание редактора: Литий-ионные батареи в настоящее время широко используются в различных электронных устройствах, электромобилях и системах хранения энергии для электросетей. Глобальный спрос на литий-ионные батареи продолжает значительно расти. По оценкам, к 2030 году мировой объем отработанных литий-ионных батарей превысит 11 миллионов тонн, что станет огромным источником загрязнения, способным серьезно угрожать окружающей среде и здоровью населения. В то же время растущий спрос на литий-ионные батареи приводит к росту спроса на литий и кобальт. С другой стороны, содержание лития и кобальта в катодах литий-ионных батарей достигает 15% и 7% по массе соответственно, что значительно выше, чем в рудах и рассолах. Поэтому извлечение металлических элементов из отработанных катодов литий-ионных батарей имеет большое экологическое, социальное и экономическое значение. В настоящее время извлечение литий-ионных батарей в основном делится на три этапа: предварительная обработка, извлечение металлов и разделение металлов. В исследованиях и разработках этапа извлечения металлов в процессе переработки, гидрометаллургический процесс является одним из наиболее перспективных вариантов благодаря высокой скорости выщелачивания металлов и удовлетворительной чистоте получаемых продуктов. Однако этот процесс не столь экологичен и экономичен, поскольку использование неорганических кислот приводит к образованию опасных побочных продуктов, в то время как органические кислоты требуют дополнительных восстановителей, более длительного времени реакции и более высоких температур для извлечения металлов.
Исследователи из команды Чжун Линь Вана предлагают возможный, экологически чистый, высокоэффективный и экономичный метод переработки литий-ионных аккумуляторов, особенно литий-железо-фосфатных (LFP) батарей.
Абстрактный
Переработка литий-железо-фосфатных батарей (ЛЖФ), на долю которых приходится более 32% мирового рынка литий-ионных батарей (ЛИБ), привлекает все больше внимания благодаря ценным ресурсам элементов и экологическим проблемам. Однако современные технологии переработки, как правило, основанные на электрохимических или химических методах выщелачивания, имеют серьезные недостатки, такие как трудоемкие процедуры, огромное потребление химикатов/электроэнергии и вторичное загрязнение. В данной работе мы представляем инновационную автономную систему, состоящую из электрохимического реактора для переработки ЛЖФ и трибоэлектрического наногенератора (ТЭНГ) для переработки отработанных ЛЖФ. В электрохимическом реакторе для переработки ЛЖФ пара Cl−/ClO−, генерируемая электрохимически в растворе NaCl, используется в качестве редокс-медиатора для расщепления ЛЖФ на FePO4 и Li+ посредством целевой редокс-реакции без использования дополнительных химикатов. Кроме того, разработан ТЭНГ, использующий отработанные компоненты ЛЖФ, включая корпуса, алюминиево-пластиковые пленки и токосъемники, что позволяет значительно минимизировать вторичное загрязнение. Кроме того, трибоэлектрический генератор (TENG) собирает энергию ветра, обеспечивая выходную мощность 0,21 Вт для питания системы электрохимической переработки и зарядки аккумуляторов. Таким образом, предлагаемая система переработки отработанного литий-железофосфата (LFP) обладает высокой чистотой (Li2CO3, 99,70% и FePO4, 99,75%), автономностью, упрощенной процедурой обработки и высокой прибыльностью, что может способствовать повышению устойчивости литий-ионных аккумуляторных технологий.
Ссылка
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A