Isang Mahusay na Berde At Matipid na Paraan na Inilabas Para sa Pagre-recycle ng Mga Baterya ng LFP
| Jerry Huang
Tala ng editor: Ang mga bateryang Lithium-ion ay malawak na ngayong ginagamit sa iba't ibang mga elektronikong aparato, EV at grid-scale na imbakan ng enerhiya. Ang pandaigdigang pangangailangan para sa mga baterya ng lithium-ion ay patuloy na lumalaki nang malaki. Tinatayang sa 2030, ang pandaigdigang dami ng mga ginastos na baterya ng lithium-ion ay lalampas sa 11 milyong tonelada, na magiging isang malaking pinagmumulan ng polusyon na maaaring seryosong magbanta sa kapaligiran at kalusugan ng publiko. Kasabay nito, ang lumalaking pangangailangan para sa mga baterya ng lithium-ion ay isinasalin sa isang lumalagong pangangailangan para sa lithium at cobalt. Sa kabilang banda, ang nilalaman ng lithium at cobalt sa LIB cathodes ay kasing taas ng 15% at 7% wt, ayon sa pagkakabanggit, na mas mataas kaysa sa mga ores at brines. Samakatuwid, ang pagbawi ng mga elemento ng metal sa mga ginugol na LIB cathodes ay may malaking kahalagahan sa kapaligiran, panlipunan at pang-ekonomiya. Sa kasalukuyan, ang pagbawi ng mga baterya ng lithium-ion ay pangunahing nahahati sa tatlong hakbang: pretreatment, metal extraction at metal separation. Sa pagsasaliksik at pagpapaunlad ng hakbang sa pagkuha ng metal ng proseso ng pag-recycle, ang prosesong hydrometallurgical ay isa sa mga pinaka-mabubuhay na opsyon dahil sa mataas na rate ng pag-leaching ng metal at kasiya-siyang kadalisayan ng mga nakuhang produkto. Gayunpaman, ang proseso ay hindi masyadong environment friendly, o lubhang matipid, dahil ang paggamit ng mga inorganic acid ay nagdudulot ng mga mapanganib na by-product; habang ang mga organikong acid ay nangangailangan ng karagdagang mga ahente ng pagbabawas o mas mahabang oras ng reaksyon at mas mataas na temperatura para sa pagbawi ng metal.
Ang mga mananaliksik mula sa pangkat ng Zhong Lin Wang ay nagdadala sa amin ng isang posibleng paraan na berde, napakahusay at matipid para sa pag-recycle ng mga LIB, lalo na ang mga baterya ng LFP.
Abstract
Ang pag-recycle ng mga lithium iron phosphate batteries (LFPs), na kumakatawan sa higit sa 32% ng pandaigdigang bahagi ng merkado ng lithium-ion battery (LIB), ay nagpapataas ng atensyon dahil sa mahahalagang mapagkukunan ng elemento at mga alalahanin sa kapaligiran. Gayunpaman, ang mga makabagong teknolohiya sa pag-recycle, na karaniwang nakabatay sa mga pamamaraan ng electrochemical o chemical leaching, ay may mga kritikal na isyu tulad ng nakakapagod na mga pamamaraan, napakalaking paggamit ng kemikal/kuryente at pangalawang polusyon. Dito, nag-uulat kami ng isang makabagong self-powered system na binubuo ng isang electrochemical LIB recycling reactor at isang triboelectric nanogenerator (TENG) para sa recycling na ginastos sa LFP. Sa electrochemical LIB recycling reactor, ang Cl−/ClO− na pares na nabuo sa electrochemically sa NaCl solution ay pinagtibay bilang redox mediator upang i-break ang LFP sa FePO4 at Li+ sa pamamagitan ng redox targeting reaction nang walang dagdag na kemikal. Bukod pa rito, ang isang TENG na gumagamit ng mga itinapon na bahagi mula sa mga LIB kabilang ang mga casing, aluminum-plastic na pelikula at kasalukuyang mga kolektor ay idinisenyo upang lubos na mabawasan ang mga pangalawang pollutant. Higit pa rito, ang TENG ay kumukuha ng enerhiya ng hangin, na naghahatid ng output na 0.21 W para sa pagpapagana ng electrochemical recycling system at pag-charge ng mga baterya. Samakatuwid, ang iminungkahing sistema para sa pag-recycle ng ginastos na LFP ay nagpapakita ng mataas na kadalisayan (Li2CO3, 99.70% at FePO4, 99.75%), mga tampok na self-powered, pinasimple na pamamaraan ng paggamot at isang mataas na kita, na maaaring magsulong ng pagpapanatili ng mga teknolohiya ng LIB.
Sanggunian
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A