Изследователи от Технологичния институт в Карлсруе (KIT), Германия са разработили евтин и екологичен метод за рециклиране на литий от батерии. Методът може да проправи пътя за рециклиране на критичен компонент на революцията в електрическия транспорт, която е пред нас.
Литиево-йонните батерии, които са основна част от електрониката в ежедневието, като лаптопи, телефони и играчки, сега са натоварени с по-важната роля да помагат за декарбонизирането на транспорта. Държавите по света залагат на електрическите превозни средства с батерии (BEV), за да намалят въглеродните емисии, като се отказват от автомобилите с ДВГ, задвижвани с изкопаеми горива.
Широкомащабното използване на литиево-йонни батерии обаче поставя и друг проблем, свързан с рециклирането. Въпреки че други компоненти на батерията, като никел, кобалт, мед и алуминий, могат да бъдат рециклирани, рециклирането на самия литий не е икономически целесъобразно, което кара производителите на батерии да търсят повече добит литий, отколкото рециклиран.
Използване на механо-химичен подход към рециклирането
Обикновено опитите за възстановяване на метали се правят предимно чрез металургични методи. Това често означава, че за възстановяването на материала трябва да се изразходва голямо количество енергия. Добавянето на химикали към процеса може да намали количеството на необходимата енергия, но често води до производството на опасен страничен продукт.
В сътрудничество между изследователите от катедра „Системи за съхранение на енергия“ на KIT и Института Хелмхолц Улм за електрохимично съхранение на енергия (HIU) в Германия е използван механохимичен подход за възстановяване на литий.
При този подход механичните процеси се използват за предизвикване на химични реакции, които дават много по-високи добиви на желаните продукти, като същевременно консумират по-малко енергия и подобряват устойчивостта.
Докато предишните опити за възстановяване на литий изискваха предварително сортиране на материалите, новият подход може да се прилага директно към батериите, което го прави много по-ефективен.
При този подход изследователите от KIT и техните сътрудници използват алуминий като редуциращ агент. Тъй като алуминият вече се съдържа в катода на литиево-йонните батерии, не е необходимо да се добавя външно.
Процесът на възстановяване всъщност е доста прост. Батерията първо трябва да бъде смляна, където материалът реагира с алуминия, за да образува метални композити. Литият, който е разтворим във вода, се възстановява чрез смесване на вода със смляната смес и след това чрез отделно нагряване, за да се изпари водата.
Изследователите са установили, че с този метод, който не изисква използването на корозивни химикали или високи температури, може да се постигне до 70 % възстановяване на лития. Тъй като по-голямата част от процеса протича при нормална стайна температура и налягане, той е високоефективен.
В бъдеще методът също така е мащабируем и може да се прилага в промишлен мащаб, когато вече има огромно количество батерии за рециклиране.
Резултатите от изследването са публикувани в списание Communications Chemistry.