Một phương pháp tiết kiệm và xanh hiệu quả được phát hành để tái chế pin LFP
| Jerry Huang
Lưu ý của biên tập viên: Pin lithium-ion hiện được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại thiết bị điện tử, xe điện và bộ lưu trữ năng lượng trên quy mô lưới điện. Nhu cầu toàn cầu về pin lithium-ion tiếp tục tăng đáng kể. Ước tính đến năm 2030, khối lượng pin lithium-ion đã qua sử dụng trên toàn cầu sẽ vượt quá 11 triệu tấn, sẽ trở thành nguồn ô nhiễm khổng lồ có thể đe dọa nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe cộng đồng. Đồng thời, nhu cầu ngày càng tăng về pin lithium-ion đồng nghĩa với nhu cầu ngày càng tăng về lithium và coban. Mặt khác, hàm lượng lithium và coban trong cực âm LIB lần lượt cao tới 15% và 7% trọng lượng, cao hơn nhiều so với hàm lượng trong quặng và nước muối. Do đó, việc thu hồi các nguyên tố kim loại trong cực âm LIB đã qua sử dụng có ý nghĩa rất lớn về môi trường, xã hội và kinh tế. Hiện nay, việc thu hồi pin lithium-ion chủ yếu được chia thành ba bước: tiền xử lý, chiết xuất kim loại và tách kim loại. Trong nghiên cứu và phát triển bước tách kim loại của quy trình tái chế, quy trình thủy luyện kim là một trong những lựa chọn khả thi nhất vì tốc độ lọc kim loại cao và độ tinh khiết đạt yêu cầu của sản phẩm thu hồi. Tuy nhiên, quá trình này không thân thiện với môi trường, cũng không mang tính kinh tế cao vì sử dụng axit vô cơ tạo ra các sản phẩm phụ nguy hại; trong khi axit hữu cơ cần thêm chất khử hoặc thời gian phản ứng dài hơn và nhiệt độ cao hơn để thu hồi kim loại.
Các nhà nghiên cứu từ nhóm Zhong Lin Wang mang đến cho chúng ta một phương pháp khả thi xanh, hiệu quả cao và tiết kiệm để tái chế LIB, đặc biệt là pin LFP.
trừu tượng
Việc tái chế pin lithium sắt photphat (LFP), chiếm hơn 32% thị phần pin lithium-ion (LIB) trên toàn thế giới, đã thu hút sự chú ý nhờ các nguồn tài nguyên nguyên tố có giá trị và các mối lo ngại về môi trường. Tuy nhiên, các công nghệ tái chế tiên tiến, thường dựa trên các phương pháp lọc điện hóa hoặc hóa học, có những vấn đề nghiêm trọng như quy trình tẻ nhạt, mức tiêu thụ hóa chất/điện lớn và ô nhiễm thứ cấp. Ở đây, chúng tôi báo cáo một hệ thống tự cấp năng lượng cải tiến bao gồm lò phản ứng tái chế LIB điện hóa và máy phát điện nano ma sát (TENG) để tái chế LFP đã qua sử dụng. Trong lò phản ứng tái chế LIB điện hóa, cặp Cl−/ClO− được tạo ra điện hóa trong dung dịch NaCl được sử dụng làm chất trung gian oxi hóa khử để phân hủy LFP thành FePO4 và Li+ thông qua phản ứng nhắm mục tiêu oxi hóa khử mà không cần thêm hóa chất. Ngoài ra, TENG sử dụng các thành phần thải ra từ LIB bao gồm vỏ, màng nhôm-nhựa và bộ thu dòng điện được thiết kế để giảm thiểu đáng kể các chất ô nhiễm thứ cấp. Hơn nữa, TENG thu năng lượng gió, cung cấp công suất 0,21 W để cung cấp năng lượng cho hệ thống tái chế điện hóa và sạc pin. Do đó, hệ thống tái chế LFP đã qua sử dụng được đề xuất có độ tinh khiết cao (Li2CO3, 99,70% và FePO4, 99,75%), tính năng tự cấp nguồn, quy trình xử lý đơn giản và lợi nhuận cao, có thể thúc đẩy tính bền vững của công nghệ LIB.
Thẩm quyền giải quyết
http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A