1. Problemes de contaminació després del reciclatge de fosfat de ferro i liti
El mercat de reciclatge de bateries elèctriques és enorme i, segons les institucions de recerca pertinents, s'espera que el total acumulat de bateries elèctriques retirades de la Xina arribi als 137,4 MWh el 2025.
Prenent bateries de liti i ferro fosfatper exemple, hi ha principalment dues maneres de reciclar i utilitzar bateries d'energia retirades relacionades: una és la utilització en cascada i l'altra és el desmantellament i reciclatge.
La utilització en cascada es refereix a l'ús de bateries de fosfat de liti i ferro amb una capacitat restant entre el 30% i el 80% després del desmuntatge i la recombinació, i a la seva aplicació en àrees de baixa densitat energètica com l'emmagatzematge d'energia.
El desmantellament i reciclatge, com el seu nom indica, fa referència al desmantellament de bateries de fosfat de liti i ferro quan la capacitat restant és inferior al 30% i a la recuperació de les seves matèries primeres, com ara liti, fòsfor i ferro, a l'elèctrode positiu.
El desmantellament i el reciclatge de bateries de liti-ió poden reduir l'extracció de noves matèries primeres per protegir el medi ambient i també tenen un gran valor econòmic, reduint considerablement els costos de mineria, els costos de fabricació, els costos laborals i els costos de disseny de la línia de producció.
L'objectiu principal del desmantellament i reciclatge de bateries de liti-ió consisteix en els passos següents: primer, recollir i classificar les bateries de liti residuals, després desmuntar-les i finalment separar i refinar els metalls. Després de l'operació, els metalls i materials recuperats es poden utilitzar per a la producció de noves bateries o altres productes, cosa que permet estalviar costos considerablement.
Tanmateix, ara, incloent-hi un grup d'empreses de reciclatge de bateries, com ara la filial de Ningde Times Holding Co., Ltd., Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., totes s'enfronten a un problema espinós: el reciclatge de bateries produirà subproductes tòxics i emetrà contaminants nocius. El mercat necessita urgentment noves tecnologies per millorar la contaminació i la toxicitat del reciclatge de bateries.
2. LBNL va trobar nous materials per resoldre els problemes de contaminació després del reciclatge de bateries.
Recentment, el Laboratori Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) dels Estats Units ha anunciat que han trobat un nou material que pot reciclar bateries de liti-ió usades només amb aigua.
El Laboratori Nacional Lawrence Berkeley es va establir el 1931 i està gestionat per la Universitat de Califòrnia per a l'Oficina de Ciència del Departament d'Energia dels Estats Units. Ha guanyat 16 Premis Nobel.
El nou material inventat pel Laboratori Nacional Lawrence Berkeley s'anomena aglutinant de dissolució ràpida. Les bateries de ions de liti fetes amb aquest material es poden reciclar fàcilment, són respectuoses amb el medi ambient i no tòxiques. Només cal desmuntar-les i posar-les en aigua alcalina, i sacsejar-les suaument per separar els elements necessaris. A continuació, els metalls es filtren de l'aigua i s'assequen.
En comparació amb el reciclatge actual de ions de liti, que implica la trituració i la mòlta de bateries, seguida de la combustió per a la separació de metalls i elements, té una toxicitat greu i un baix rendiment ambiental. El nou material és com la nit i el dia en comparació.
A finals de setembre de 2022, aquesta tecnologia va ser seleccionada com una de les 100 tecnologies revolucionàries desenvolupades a nivell mundial el 2022 pels premis R&D 100.
Com sabem, les bateries de liti-ió consten d'elèctrodes positius i negatius, un separador, un electròlit i materials estructurals, però no es coneix bé com es combinen aquests components en les bateries de liti-ió.
En les bateries de liti-ió, un material crític que manté l'estructura de la bateria és l'adhesiu.
El nou aglutinant de dissolució ràpida descobert pels investigadors del Laboratori Nacional Lawrence Berkeley està fet d'àcid poliacrílic (PAA) i polietilè imina (PEI), que estan connectats per enllaços entre àtoms de nitrogen carregats positivament en PEI i àtoms d'oxigen carregats negativament en PAA.
Quan l'aglutinant de dissolució ràpida es col·loca en aigua alcalina que conté hidròxid de sodi (Na+OH-), els ions de sodi entren sobtadament al lloc adhesiu, separant els dos polímers. Els polímers separats es dissolen en el líquid, alliberant qualsevol component de l'elèctrode incrustat.
Pel que fa al cost, quan s'utilitza per fabricar elèctrodes positius i negatius de bateries de liti, el preu d'aquest adhesiu és aproximadament una dècima part del dels dos més utilitzats.
Data de publicació: 25 d'abril de 2023