1. Problemy zanieczyszczeń po recyklingu fosforanu litu i żelaza
Rynek recyklingu akumulatorów jest ogromny. Według odpowiednich instytucji badawczych szacuje się, że do 2025 roku łączna ilość wycofanych z użytku akumulatorów w Chinach osiągnie 137,4 MWh.
Nabierający baterie litowo-żelazowo-fosforanowena przykład istnieją dwa główne sposoby recyklingu i wykorzystania wycofanych z eksploatacji akumulatorów: jeden to utylizacja kaskadowa, a drugi to demontaż i recykling.
Wykorzystanie kaskadowe polega na wykorzystaniu akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, których pojemność po demontażu i ponownej kombinacji wynosi od 30% do 80%, i zastosowaniu ich w obszarach o niskiej gęstości energii, takich jak magazynowanie energii.
Demontaż i recykling, jak sama nazwa wskazuje, polegają na demontażu akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych, gdy pozostała pojemność wynosi mniej niż 30%, i odzyskiwaniu ich surowców, takich jak lit, fosfor i żelazo w elektrodzie dodatniej.
Demontaż i recykling akumulatorów litowo-jonowych może ograniczyć wydobycie nowych surowców, a tym samym chronić środowisko. Ma to również duże znaczenie ekonomiczne, gdyż w dużym stopniu redukuje koszty wydobycia, produkcji, pracy i układu linii produkcyjnej.
Demontaż i recykling baterii litowo-jonowych opiera się głównie na następujących etapach: najpierw zbieramy i klasyfikujemy zużyte baterie litowe, następnie je demontujemy, a na końcu oddzielamy i rafinujemy metale. Po zakończeniu procesu odzyskane metale i materiały mogą być wykorzystane do produkcji nowych baterii lub innych produktów, co znacznie obniża koszty.
Jednak obecnie, włączając w to grupę firm zajmujących się recyklingiem baterii, takich jak spółka zależna Ningde Times Holding Co., Ltd., Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., wszystkie stoją przed trudnym problemem: recykling baterii będzie generował toksyczne produkty uboczne i emitował szkodliwe zanieczyszczenia. Rynek pilnie potrzebuje nowych technologii, które zmniejszą zanieczyszczenie i toksyczność recyklingu baterii.
2.LBNL odkryło nowe materiały rozwiązujące problem zanieczyszczeń powstających w wyniku recyklingu baterii.
Niedawno amerykańskie Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) ogłosiło odkrycie nowego materiału, który pozwala na recykling zużytych baterii litowo-jonowych przy użyciu wyłącznie wody.
Narodowe Laboratorium im. Lawrence'a w Berkeley zostało założone w 1931 roku i jest zarządzane przez Uniwersytet Kalifornijski w ramach Biura Naukowego Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych. Jest laureatem 16 Nagród Nobla.
Nowy materiał wynaleziony przez Lawrence Berkeley National Laboratory nosi nazwę Quick-Release Binder. Baterie litowo-jonowe wykonane z tego materiału nadają się do łatwego recyklingu, są przyjazne dla środowiska i nietoksyczne. Wystarczy je rozmontować i umieścić w wodzie alkalicznej, a następnie delikatnie wstrząsnąć, aby oddzielić niezbędne pierwiastki. Następnie metale są odfiltrowywane z wody i suszone.
W porównaniu z obecnym recyklingiem litowo-jonowym, który polega na rozdrabnianiu i mieleniu baterii, a następnie spalaniu w celu oddzielenia metali i pierwiastków, ten materiał charakteryzuje się wysoką toksycznością i niską szkodliwością dla środowiska. W porównaniu z nim nowy materiał to jak noc i dzień.
Pod koniec września 2022 r. technologia ta została wybrana jako jedna ze 100 rewolucyjnych technologii opracowanych na świecie w 2022 r. w ramach nagród R&D 100 Awards.
Jak wiadomo, baterie litowo-jonowe składają się z elektrod dodatnich i ujemnych, separatora, elektrolitu i materiałów konstrukcyjnych, ale sposób, w jaki elementy te są ze sobą łączone w bateriach litowo-jonowych, nie jest do końca znany.
W przypadku akumulatorów litowo-jonowych kluczowym materiałem utrzymującym strukturę akumulatora jest klej.
Nowe spoiwo Quick-Release Binder, odkryte przez naukowców z Lawrence Berkeley National Laboratory, składa się z kwasu poliakrylowego (PAA) i polietylenoiminy (PEI), które są połączone wiązaniami pomiędzy dodatnio naładowanymi atomami azotu w PEI i ujemnie naładowanymi atomami tlenu w PAA.
Po umieszczeniu spoiwa Quick-Release w wodzie alkalicznej zawierającej wodorotlenek sodu (Na+OH-), jony sodu nagle wnikają w miejsce kleju, rozdzielając dwa polimery. Oddzielone polimery rozpuszczają się w cieczy, uwalniając wszelkie osadzone w niej elementy elektrody.
Jeśli chodzi o koszty, w przypadku stosowania tego kleju do produkcji dodatnich i ujemnych elektrod baterii litowych, cena tego kleju stanowi około jedną dziesiątą ceny dwóch najczęściej stosowanych
Czas publikacji: 25 kwietnia 2023 r.