1. Problemas de contaminación despois da reciclaxe de fosfato de ferro e litio
O mercado de reciclaxe de baterías eléctricas é enorme e, segundo as institucións de investigación pertinentes, espérase que o total acumulado de baterías eléctricas retiradas da China alcance os 137,4 MWh para 2025.
Tomando baterías de litio-fosfato de ferrocomo exemplo, existen principalmente dúas formas de reciclaxe e utilización de baterías eléctricas retiradas relacionadas: unha é a utilización en cascada e a outra é o desmantelamento e a reciclaxe.
A utilización en cascada refírese ao uso de baterías de fosfato de litio e ferro cunha capacidade restante entre o 30 % e o 80 % despois do desmontaxe e a recombinación, e á súa aplicación en áreas de baixa densidade de enerxía como o almacenamento de enerxía.
O desmantelamento e a reciclaxe, como o nome indica, refírense ao desmantelamento das baterías de fosfato de litio e ferro cando a capacidade restante é inferior ao 30 % e á recuperación das súas materias primas, como o litio, o fósforo e o ferro no eléctrodo positivo.
O desmantelamento e a reciclaxe das baterías de ións de litio poden reducir a extracción de novas materias primas para protexer o medio ambiente e tamén teñen un gran valor económico, reducindo en gran medida os custos de minería, os custos de fabricación, os custos laborais e os custos de deseño da liña de produción.
O obxectivo do desmantelamento e reciclaxe de baterías de ións de litio consiste principalmente nos seguintes pasos: primeiro, recoller e clasificar as baterías de litio residuais, despois desmantelar as baterías e, finalmente, separar e refinar os metais. Despois da operación, os metais e materiais recuperados pódense usar para a produción de novas baterías ou outros produtos, o que aforra custos considerablemente.
Non obstante, agora, incluíndo un grupo de empresas de reciclaxe de baterías, como a filial de Ningde Times Holding Co., Ltd., Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., todas enfróntanse a un problema espiñento: a reciclaxe de baterías producirá subprodutos tóxicos e emitirá contaminantes nocivos. O mercado necesita urxentemente novas tecnoloxías para mellorar a contaminación e a toxicidade da reciclaxe de baterías.
2. O LBNL atopou novos materiais para resolver os problemas de contaminación despois da reciclaxe de baterías.
Recentemente, o Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) dos Estados Unidos anunciou o descubrimento dun novo material que pode reciclar baterías de ións de litio residuais só con auga.
O Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley foi establecido en 1931 e está xestionado pola Universidade de California para a Oficina de Ciencias do Departamento de Enerxía dos Estados Unidos. Gañou 16 premios Nobel.
O novo material inventado polo Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley chámase aglutinante de liberación rápida. As baterías de ións de litio fabricadas con este material pódense reciclar facilmente, son respectuosas co medio ambiente e non tóxicas. Só precisan desmontarse e meterse en auga alcalina, e axitarse suavemente para separar os elementos necesarios. Despois, os metais fíltranse da auga e sécanse.
En comparación coa reciclaxe actual de ións de litio, que implica a trituración e a moenda de baterías, seguida da combustión para a separación de metais e elementos, ten unha toxicidade grave e un baixo rendemento ambiental. O novo material é como a noite e o día en comparación.
A finais de setembro de 2022, esta tecnoloxía foi seleccionada como unha das 100 tecnoloxías revolucionarias desenvolvidas a nivel mundial en 2022 polos premios R&D 100.
Como sabemos, as baterías de ións de litio constan de eléctrodos positivos e negativos, un separador, electrolitos e materiais estruturais, pero non se sabe ben como se combinan estes compoñentes nas baterías de ións de litio.
Nas baterías de ións de litio, un material fundamental que mantén a estrutura da batería é o adhesivo.
O novo aglutinante de liberación rápida descuberto por investigadores do Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley está feito de ácido poliacrílico (PAA) e polietilenimina (PEI), que están conectados por enlaces entre átomos de nitróxeno cargados positivamente no PEI e átomos de osíxeno cargados negativamente no PAA.
Cando se coloca o aglutinante de liberación rápida en auga alcalina que contén hidróxido de sodio (Na+OH-), os ións de sodio entran repentinamente no sitio adhesivo, separando os dous polímeros. Os polímeros separados disólvense no líquido, liberando calquera compoñente do eléctrodo incrustado.
En termos de custo, cando se usa para fabricar eléctrodos positivos e negativos de baterías de litio, o prezo deste adhesivo é aproximadamente unha décima parte do dos dous máis utilizados.
Data de publicación: 25 de abril de 2023