Представлена еще одна недорогая и экологичная технология для переработки катодов литий-ионных аккумуляторов.
| Jerry Huang
Примечание редактора: Быстрое развитие потребительской электроники, электромобилей и систем хранения энергии привело к огромному спросу на литий-ионные батареи (ЛИБ). Однако, учитывая срок службы всего 6-8 лет, ожидается, что к 2030 году израсходуется более 11 миллионов тонн батарей, что вызовет беспрецедентное давление на ресурсы, экологические риски и экономические проблемы. В настоящее время основное внимание в этих усилиях по переработке уделяется переработанным катодным материалам (в частности, слоистым оксидам металлов, LMO), содержащим ценные элементы, такие как Li, Co, Ni и Mn.
Вот еще один подход, представленный командой Цюаньцюаня Пана из Пекинского университета совместно с командой Цзяшэня Мэна из Ванкуверского технологического университета, к переработке отработанных катодов литий-ионных аккумуляторов, в частности, LMO. Выражаю глубокую благодарность всем исследователям.
Примечательно, что этот подход LTMS-ECR напрямую обрабатывает отработанные катоды, все еще прикрепленные к алюминиевым токосъемникам, без этапа измельчения электродов в «черный порошок», что значительно упрощает этапы предварительной обработки.
Утверждается, что технология LTMS-ECR обладает потенциалом для достижения высокой рентабельности в размере 1,86 долл. США/кг при переработке отработанных батарей благодаря использованию многоразовых недорогих электролитов на основе расплавленных солей и Li2O, а также ценных побочных продуктов Co3O4 и LiCl, что демонстрирует почти десятикратное улучшение по сравнению с пирометаллургическими и гидрометаллургическими технологиями.
Анализ технического, экономического и экологического воздействия показывает, что технология LTMS-ECR обладает замечательной экономической целесообразностью и углеродной устойчивостью. Высокая эффективность извлечения, низкое энергопотребление и экологичность представляют собой революционный химический метод переработки катодных материалов.
Абстрактный
Электрохимическая переработка (ЭХП) предлагает перспективную стратегию, использующую возобновляемую энергию для деконструкции отработанных слоистых оксидов металлов (СМО). Однако существующие подходы к ЭХП ограничены высокотемпературной работой (до 750 °C) с использованием расплавов карбонатов или хлоридов щелочных металлов в качестве электролитов, что приводит к высокому потреблению энергии на подвод тепла. В данном исследовании предлагается низкотемпературный электролит на основе расплава хлоралюмината щелочного металла, состоящий из AlCl3–LiCl, позволяющий проводить электролиз ЭХП при температуре всего 150 °C. Благодаря высокой растворимости носителя заряда O2− в расплаве хлоралюмината щелочного металла, катод СМО подвергается электрохимическому восстановительному деструктурированию с образованием элементарных переходных металлов и хлорида лития (LiCl). Важно отметить, что два продукта нерастворимы в расплаве с добавлением Li2O и могут быть разделены с помощью простой обработки водным выщелачиванием. Примечательно, что благодаря использованию инертного анода из нитрида титана (TiN) выбросы CO2 в процессе электролиза исключаются за счет генерации O2, что дополнительно способствует углеродной нейтральности. При использовании низкотемпературного электрохимического цикла с расплавленной солью (LTMS-ECR) достигается высокая степень извлечения кобальта из LiCoO2 – 97,3%. Технико-экономический анализ показывает, что технология LTMS-ECR снижает энергопотребление и выбросы CO2 примерно на 20% и почти в десять раз выгоднее по сравнению с традиционными методами. Этот подход представляет собой революционную альтернативу для энергоэффективной, устойчивой и экономически выгодной переработки отработанных литий-ионных аккумуляторов.
Ссылки
https://doi.org/10.1002/adma.202512984