1. Проблемы загрязнения окружающей среды после переработки фосфата лития-железа
Рынок переработки аккумуляторных батарей огромен, и, по данным соответствующих исследовательских институтов, к 2025 году общий объем отработанных аккумуляторных батарей в Китае, как ожидается, достигнет 137,4 МВт·ч.
Принимая литий-железо-фосфатные батареиНапример, существует два основных способа переработки и утилизации отработанных аккумуляторных батарей: каскадная утилизация и демонтаж с последующей переработкой.
Каскадное использование подразумевает применение литий-железо-фосфатных аккумуляторов, остаточная емкость которых после разборки и повторной сборки составляет от 30% до 80%, в областях с низкой плотностью энергии, таких как хранение энергии.
Демонтаж и переработка, как следует из названия, подразумевает разборку литий-железо-фосфатных аккумуляторов, когда остаточная емкость составляет менее 30%, и извлечение из них исходных материалов, таких как литий, фосфор и железо из положительного электрода.
Демонтаж и переработка литий-ионных батарей позволяют сократить добычу нового сырья, что способствует защите окружающей среды, а также имеют большую экономическую ценность, значительно снижая затраты на добычу, производство, оплату труда и проектирование производственных линий.
Процесс разборки и переработки литий-ионных батарей в основном состоит из следующих этапов: сначала сбор и сортировка отходов литиевых батарей, затем их разборка, и, наконец, разделение и очистка металлов. После этой операции полученные металлы и материалы могут быть использованы для производства новых батарей или другой продукции, что значительно снижает затраты.
Однако сейчас, включая группу компаний по переработке батарей, таких как дочерняя компания Ningde Times Holding Co., Ltd., Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., все они сталкиваются с серьезной проблемой: переработка батарей приводит к образованию токсичных побочных продуктов и выбросам вредных загрязняющих веществ. Рынок остро нуждается в новых технологиях для улучшения показателей загрязнения и токсичности при переработке батарей.
2. В LBNL были найдены новые материалы для решения проблем загрязнения окружающей среды после переработки батарей.
Недавно Национальная лаборатория имени Лоуренса Беркли (LBNL) в США объявила об открытии нового материала, позволяющего перерабатывать отработанные литий-ионные батареи с помощью одной лишь воды.
Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли была основана в 1931 году и находится в ведении Калифорнийского университета по заказу Научного управления Министерства энергетики США. Она удостоена 16 Нобелевских премий.
Новый материал, изобретенный в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, называется быстроразъемным связующим веществом (Quick-Release Binder). Литий-ионные батареи, изготовленные из этого материала, легко поддаются переработке, экологически безопасны и нетоксичны. Их достаточно разобрать, поместить в щелочную воду и аккуратно встряхнуть для отделения необходимых элементов. Затем металлы отфильтровываются из воды и высушиваются.
По сравнению с существующими методами переработки литий-ионных аккумуляторов, которые включают измельчение и перемалывание батарей с последующим сжиганием для отделения металлов и элементов, новый материал является крайне токсичным и имеет плохие экологические характеристики.
В конце сентября 2022 года эта технология была выбрана в качестве одной из 100 революционных технологий, разработанных во всем мире в 2022 году, в рамках премии R&D 100 Awards.
Как известно, литий-ионные батареи состоят из положительного и отрицательного электродов, сепаратора, электролита и конструкционных материалов, однако способ объединения этих компонентов в литий-ионных батареях до конца не изучен.
В литий-ионных батареях важнейшим материалом, обеспечивающим поддержание структуры батареи, является клей.
Новый быстрорастворимый связующий материал, разработанный исследователями из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, состоит из полиакриловой кислоты (ПАА) и полиэтиленимина (ПЭИ), соединенных связями между положительно заряженными атомами азота в ПЭИ и отрицательно заряженными атомами кислорода в ПАА.
При помещении быстрорастворимого связующего вещества в щелочную воду, содержащую гидроксид натрия (Na+OH-), ионы натрия внезапно проникают в адгезивный участок, разделяя два полимера. Разделенные полимеры растворяются в жидкости, высвобождая любые встроенные компоненты электрода.
С точки зрения стоимости, при использовании для производства положительных и отрицательных электродов литиевых батарей цена этого клея составляет примерно одну десятую от цены двух наиболее распространенных клеев.
Дата публикации: 25 апреля 2023 г.