鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2023年01月10日
美國研究員開發環保方法 可降低鋰電池回收成本
據外媒報道,加州大學圣地亞哥分校(UniversityofCaliforniaSanDiego)的納米工程師開發出一種新工藝,可以使廢舊正極材料恢復至完好狀態,更加經濟有效地回收鋰電池。比起目前的方法,該工藝采用更加環保的化學物質,可將能耗降低80-90%,并使溫室氣體排放量減少約75%。
這一工藝特別適用于由磷酸鐵鋰(LFP)制成的正極。LFP電池使用壽命更長,更安全,并且因為不使用鈷或鎳等昂貴金屬,和其他鋰電池相比,制造成本更低,因此,被廣泛應用于電動工具、電動公共汽車和能源電網,同時也是TSLAModel3的首選電池。該校納米工程教授ZhengChen表示:考慮到這些優勢,LFP電池在市場上將比其他鋰電池更具競爭優勢。但是,類似于塑料回收,這些材料本身很便宜,回收成本卻很高。
研究團隊開發新的低成本回收工藝,可在低溫(60至80攝氏度)和環境壓力下完成操作,并且耗電量更少。此外,所使用的化學物質,如鋰鹽、氮氣、水和檸檬酸,成本低廉且無害。研究人員PanpanXu表示:整個回收過程非常安全,不要任何特殊的安全措施或設備,因此可以大幅降低回收成本。
研究人員首先運行商用LFP電池,使其失去一半的儲能能力;然后,將電池拆開,收集正極材料粉末,并將其浸泡在含有鋰鹽和檸檬酸的溶液中;接著,用水沖洗溶液,烘干粉末并加熱;最后,將這些粉末制成新的正極,并在紐扣電池和軟包鋰電池中進行測試。結果發現,其電化學性能、化學組成和結構可完全恢復到起初狀態。
在電池運行過程中,正極發生的兩類結構變化,會導致其性能下降。首先是鋰離子流失使正極結構中出現空位;再是當鐵和鋰離子在晶體結構中交換位置時,鋰離子容易被困住,無法繼續在電池中循環。該工藝通過補充鋰離子來恢復正極結構,使鐵和鋰離子更易于回到原來位置。后者是通過檸檬酸完成的,檸檬酸可以起到還原劑的用途,將電子轉移到鐵離子上,使它們不帶正電荷,從而將電子排斥力降至最低,讓鐵離子更易回到晶體結構中的原始位置,并釋放鋰離子,使其回到循環中。
研究人員表示,這一回收過程的總體能源成本較低。但是,從物流方面考慮,假如要大量收集、運輸和處理電池材料,還要進一步研究。