EV时代废弃电池引担忧?新工艺可轻松分离阴极材料 方便回收利用
原创
2021-10-11 15:15 星期一
财联社 黄君芝

财联社(上海,编辑 黄君芝)讯,电动汽车的日益普及无疑对地球是一件好事,但在全球都争相转向EV的同时,有一个问题也随之而来:电动汽车中使用的锂离子电池不能永久使用,不出十年,大量损耗到无法使用的电池将使我们的回收能力遭遇挑战。

不过,美国科学家们近期取得了一项突破,可能会给回收努力带来推动力,他们展示了如何利用浮选槽来轻松分离一些珍贵的电池材料,以便重新使用。

这项研究是由密歇根理工大学(MUT)的科学家领导的,是ReCell先进电池回收中心(美国能源部旗下机构)的一部分,旨在利用采矿行业常用的一种技术来分离和提纯矿石。这被称为泡沫浮选,它涉及将材料放在一个浮选槽中,并根据它们是否排斥水而漂浮,或吸收水而下沉来进行分离。

但事实上,要将这种方法应用于寿命结束的锂电池并不容易,这是因为形成阴极组件的材料,如常用的镍锰钴锂氧化物(NMC111)和锂锰氧化物(LMO)通常都会下沉。因此,MUT团队设计了一种解决方案,对水进行温和的化学处理,使NMC111能漂浮起来。

“电池阴极材料的分离主要发生在水中,”该研究论文合著者、材料科学家Jessica Durham解释说,“这个过程不需要使用大量的危险化学品,而这些化学品在摆脱废物方面是具有挑战性和昂贵的。”

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随着阴极材料的分离,科学家们随后进行了测试,以确定它们的电化学性能,结果发现分离过程在这方面的影响微乎其微。这两种材料的纯度都保持在95%以上,Durham说,这对回收材料的潜在买家来说至关重要。

据悉,这项技术是在一个台式浮选槽中演示的,每升(0.26加仑)水能处理20至150克(0.7至5.3盎司)的阴极材料。ReCell团队总部所在的阿贡国家实验室的科学家们随后将其放大到一个10升(2.6加仑)的水箱,能够在一小时内处理超过1公斤(2.2磅)的阴极材料。

Durham表示,“这涉及到从基准规模槽中使用的条件开始,优化条件以在浮选柱中选择性地分离阴极材料。浮选柱是一个连续的操作,类似于工业中使用的状况,材料和水的浆液不断地被送入系统,分离的阴极从泡沫和尾矿溢流中被收集出来。”

这一突破标志着有效分离这些有价值材料的努力迈出了重要的一步,但这只是整个回收过程中的一个环节。除了阴极以外的其他材料也需要被分离或回收,比如电解质和阳极,然后所有这些材料都需要升级循环成一个功能性的能量存储系统。

根据Durham的说法,ReCell团队正在单独处理每一个步骤,挑战将是将它们组合在一起,形成一个有利可图的回收过程。这项研究结果已于近期被发表在了《能源技术》杂志上。

“ReCell中心的研究人员目前正在扩展不同的回收步骤,并将它们组合在一起,以产生性能良好的可回收材料。回收过程不仅要有价值,而且升级回收的材料必须能够被工业锂离子电池接受和使用,才能成功回收。”他补充说。

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