Ännu en billig och grön teknik för återvinning av LIB-katoder avslöjas
| Jerry Huang
Redaktörens anmärkning: Den snabba utvecklingen av konsumentelektronik, elbilar och energilagring i elnätet har lett till en enorm efterfrågan på litiumjonbatterier (LIB). Med en livslängd på endast 6–8 år förväntas dock över 11 miljoner ton batterier gå ut år 2030, vilket utlöser oöverträffad resurspress, miljörisker och ekonomiska utmaningar. För närvarande är återvunna katodmaterial (särskilt skiktade metalloxider, LMO), som innehåller högvärdiga element som Li, Co, Ni och Mn, i fokus för dessa återvinningsinsatser.
Här är ytterligare en metod som presenteras av Quanquan Pang-teamet vid PKU och det gemensamma Jiashen Meng-teamet vid WUT om återvinning av förbrukade LIB-katoder, särskilt LMO. Tack till alla forskare med stor respekt.
Det är värt att notera att denna LTMS-ECR-metod direkt bearbetar förbrukade katoder som fortfarande är fästa vid strömavtagare i aluminium, utan att elektroderna behöver krossas till "svartkrut", vilket avsevärt förenklar förbehandlingsstegen.
LTMS-ECR-tekniken påstås ha potential att uppnå hög lönsamhet på 1,86 USD/kg vid återvinning av förbrukade batterier tack vare användningen av återanvändbara, billiga smälta saltelektrolyter och Li₂O, tillsammans med de högvärdiga biprodukterna Co₃O₄ och LiCl, vilket visar en nästan tiofaldig förbättring jämfört med pyrometallurgiska och hydrometallurgiska tekniker.
Analyser av teknisk, ekonomisk och miljömässig påverkan visar att LTMS-ECR uppvisar anmärkningsvärd ekonomisk genomförbarhet och koldioxidhållbarhet. Dess höga återvinningseffektivitet, låga energiförbrukning och miljövänlighet utgör en revolutionerande kemisk väg för återvinning av katodmaterial.
Abstrakt
Elektrokemisk återvinning (ECR) erbjuder en lovande strategi som utnyttjar förnybar energi för att dekonstruera förbrukade skiktade metalloxider (LMO). Nuvarande ECR-metoder är dock begränsade till högtemperaturdrift (upp till 750 °C) med alkalikarbonat- eller kloridsmältor som elektrolyter, vilket leder till hög energiförbrukning för värmetillförsel. Här föreslår denna studie en alkalikloroaluminat-smältelektrolyt med låg smältpunkt bestående av AlCl3–LiCl, vilket möjliggör ECR-elektrolys vid en temperatur så låg som 150 °C. På grund av den höga lösligheten hos O2⁻-laddningsbäraren i alkalikloroaluminat-smältan genomgår LMO-katoden elektrokemisk reduktiv destrukturering för att ge elementära övergångsmetaller och litiumklorid (LiCl). Viktigt är att två produkter är olösliga i den Li2O-tillsatta smältan och kan separeras genom en enkel vattenlakningsbehandling. Genom att införliva en inert TiN-anod elimineras CO2-utsläpp under elektrolysen genom att istället generera O2, vilket ytterligare bidrar till koldioxidneutralitet. Med lågtemperaturmetoden för smält saltelektrolyt (ECR) uppnås en hög koboltåtervinningsgrad på 97,3 % för LiCoO2. Teknoekonomiska analyser visar att LTMS-ECR-tekniken minskar energiförbrukningen och koldioxidutsläppen med ≈20 % och är nästan tio gånger mer lönsam jämfört med konventionella metoder. Metoden representerar ett revolutionerande alternativ för energieffektiv, hållbar och ekonomiskt lönsam återvinning av förbrukade smältsaltelektrolyter.
Referenser
https://doi.org/10.1002/adma.202512984