Разработан высокоэффективный и экономичный экологичный метод переработки литий-ионных аккумуляторов и тройных литий-ионных 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, включая литий-кобальтоксидные батареи (LCO) и тройные литиевые батареи.
Абстрактный
В условиях глобальной тенденции к углеродной нейтральности спрос на литий-ионные батареи (ЛИБ) постоянно растет. Однако существующие методы переработки отработанных ЛИБ нуждаются в срочном улучшении с точки зрения экологичности, стоимости и эффективности. В данной работе мы предлагаем механокаталитический метод, названный контактным электрокатализом, использующий радикалы, генерируемые контактной электризацией, для ускорения выщелачивания металлов под воздействием ультразвуковых волн. В качестве перерабатываемого катализатора в этом процессе мы также используем SiO2. Для литий-кобальтовых (III) оксидных батарей эффективность выщелачивания достигла 100% для лития и 92,19% для кобальта при 90 °C в течение 6 часов. Для тройных литиевых батарей эффективность выщелачивания лития, никеля, марганца и кобальта достигла 94,56%, 96,62%, 96,54% и 98,39% при 70 °C соответственно в течение 6 часов. Мы предполагаем, что этот метод обеспечит экологичный, высокоэффективный и экономичный подход к переработке литий-ионных аккумуляторов, удовлетворяя экспоненциально растущий спрос на их производство.
Ссылка
https://doi.org/10.1038/s41560-023-01348-y