Ученые разработали новый и улучшенный метод переработки аккумуляторов. Перерабатывается 98%

Исследователи из Университета Райса под руководством Джеймса Тура разработали революционный метод переработки литий-ионных аккумуляторов, который необходим для снижения воздействия на окружающую среду в условиях резкого роста использования батарей, особенно в электромобилях. Полученные результаты могут способствовать эффективному разделению и переработке ценных материалов батарей за минимальную плату, что будет способствовать более экологичному производству электромобилей (EV).

Исследовательская группа из Университета Райса под руководством Джеймса Тура, профессора химии Т.Т. и В.Ф. Чао и профессора материаловедения и наноинженерии, решает экологическую проблему эффективной переработки литий-ионных батарей, поскольку их использование продолжает расти.

Команда исследователей разработала новый метод извлечения очищенных активных материалов из отходов аккумуляторов, о чем было опубликовано в журнале Nature Communications.

Новый процесс, использующий вспышечный Джоулевский нагрев, позволяет быстро нагревать отходы батарей, проводить магнитную сепарацию и извлекать 98% металлов из батарей, эффективно сохраняя ценность и структуру материалов для повторного использования.

«В связи с резким ростом использования аккумуляторов, особенно в электромобилях, возникла острая необходимость в разработке устойчивых методов переработки», — говорит Тур.

По его словам, традиционные методы переработки обычно включают в себя разложение материалов батареи на элементы с помощью энергоемких термических или химических процессов, которые являются дорогостоящими и оказывают значительное влияние на окружающую среду.

Команда исследователей предположила, что магнитные свойства могут облегчить разделение и очистку отработанных аккумуляторных материалов. Их инновация использует метод, известный как флэш-нагрев Джоуля без растворителя (FJH). Этот метод, разработанный Туром, заключается в пропускании тока через материал с умеренным сопротивлением для быстрого нагрева и превращения его в другие вещества.

Используя FJH, исследователи нагрели отходы аккумуляторов до 2,5 тыс. Кельвинов за несколько секунд, создав уникальные свойства с магнитными оболочками и стабильными структурами ядра. Магнитная сепарация позволила провести эффективную очистку.

В ходе процесса катоды батарей на основе кобальта — обычно используемые в электромобилях и связанные с большими финансовыми, экологическими и социальными затратами — неожиданно для исследователей проявили магнетизм во внешних шпинельных слоях оксида кобальта, что позволило легко их отделить.

Подход исследователей привел к высокому выходу металла из батареи — 98% при сохранении ценности структуры батареи.

«Примечательно, что количество металлических примесей после разделения значительно уменьшилось, при этом сохранилась структура и функциональность материалов, — говорит Тур. — Объемная структура аккумуляторных материалов остается стабильной и готова к восстановлению в новых катодах».

Ранее исследователи KAIST разработали гибридную натриево-ионную батарею с высокой мощностью и плотностью энергии, обещающую быструю зарядку для применения в электромобилях и других передовых технологиях. Она превосходит по плотности энергии коммерческие литий-ионные батареи и демонстрирует характеристики плотности энергии суперконденсаторов.