LFP Pillerin Geri Dönüşümü İçin Verimli, Yeşil ve Ekonomik Bir Yöntem Ortaya Çıktı
| Jerry Huang
Editörün notu: Lityum-iyon piller artık çeşitli elektronik cihazlarda, elektrikli araçlarda ve şebeke ölçeğinde enerji depolamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Lityum iyon pillere yönelik küresel talep önemli ölçüde artmaya devam ediyor. 2030 yılına gelindiğinde dünya çapında kullanılmış lityum iyon pil hacminin 11 milyon tonu aşacağı, bunun da çevreyi ve halk sağlığını ciddi şekilde tehdit edebilecek büyük bir kirlilik kaynağı haline geleceği tahmin ediliyor. Aynı zamanda, lityum iyon pillere olan talebin artması, lityum ve kobalt talebinin de artmasına neden oluyor. Öte yandan, LIB katotlarındaki lityum ve kobalt içeriği, sırasıyla ağırlıkça %15 ve %7 kadar yüksektir; bu, cevher ve tuzlu sulardakinden çok daha yüksektir. Bu nedenle, kullanılmış LIB katotlarındaki metal elementlerin geri kazanımı büyük çevresel, sosyal ve ekonomik öneme sahiptir. Şu anda lityum iyon pillerin geri kazanımı temel olarak üç aşamaya ayrılıyor: ön arıtma, metal ekstraksiyonu ve metal ayırma. Geri dönüşüm sürecinin metal ekstraksiyon adımının araştırılması ve geliştirilmesinde, hidrometalurjik süreç, yüksek metal süzme oranı ve geri kazanılan ürünlerin tatmin edici saflığı nedeniyle en uygun seçeneklerden biridir. Ancak süreç ne o kadar çevre dostu ne de çok ekonomiktir çünkü inorganik asitlerin kullanımı tehlikeli yan ürünler doğurur; organik asitler ise metalin geri kazanılması için ek indirgeyici maddelere veya daha uzun reaksiyon sürelerine ve daha yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyar.
Zhong Lin Wang ekibinden araştırmacılar bize LIB'lerin, özellikle de LFP pillerinin geri dönüşümü için yeşil, yüksek verimli ve ekonomik olası bir yöntem sunuyor.
Soyut
Dünya çapındaki lityum iyon pil (LIB) pazar payının %32'sinden fazlasını temsil eden lityum demir fosfat pillerin (LFP'ler) geri dönüştürülmesi, değerli element kaynakları ve çevresel kaygılar nedeniyle dikkatleri artırmıştır. Bununla birlikte, tipik olarak elektrokimyasal veya kimyasal liç yöntemlerine dayanan en son teknoloji geri dönüşüm teknolojileri, sıkıcı prosedürler, çok büyük kimyasal/elektrik tüketimi ve ikincil kirlilik gibi kritik sorunlara sahiptir. Burada, harcanan LFP'nin geri dönüşümü için bir elektrokimyasal LIB geri dönüşüm reaktörü ve bir triboelektrik nanojeneratörden (TENG) oluşan, kendi kendine çalışan yenilikçi bir sistemi rapor ediyoruz. Elektrokimyasal LIB geri dönüşüm reaktöründe, NaCl çözeltisinde elektrokimyasal olarak üretilen Cl−/ClO− çifti, ekstra kimyasallar olmadan redoks hedefleme reaksiyonu yoluyla LFP'yi FePO4 ve Li+'ya parçalamak için redoks aracısı olarak benimsenir. Ek olarak, kasalar, alüminyum-plastik filmler ve akım toplayıcılar dahil olmak üzere LIB'lerden atılan bileşenleri kullanan bir TENG, ikincil kirleticileri büyük ölçüde en aza indirecek şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca TENG, elektrokimyasal geri dönüşüm sistemine güç sağlamak ve pilleri şarj etmek için 0,21 W'lık bir çıkış sağlayarak rüzgar enerjisini topluyor. Bu nedenle, harcanan LFP'nin geri dönüşümü için önerilen sistem, LIB teknolojilerinin sürdürülebilirliğini destekleyebilecek yüksek saflık (Li2CO3, %99,70 ve FePO4, %99,75), kendi kendine güç sağlayan özellikler, basitleştirilmiş arıtma prosedürü ve yüksek kâr sergiler.
Referans
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A