По мере того как электромобили становятся все более популярными, они создают новую экологическую проблему. Литий-ионные аккумуляторы в электромобилях дороги в производстве и загрязняют окружающую среду, если не утилизировать их должным образом. Исследователи из Мичиганского технологического университета (MUT) сделали открытие, которое устраняет серьезное препятствие на пути к рентабельности переработки литий-ионных батарей.

С увеличением продаж электромобилей количество аккумуляторов, срок службы которых истечет в ближайшие годы, будет очень большим. Таким образом, переработка будет очень важным фактором в будущем. Потому что менее чем за десять лет, по оценкам исследователей, каждый год два миллиона тонн литий-ионных батарей будут удаляться из электромобилей по окончании их срока службы.

Команда MUT разработала инновационный процесс отделения ценных материалов, из которых состоит катод - положительно заряженный электрод батареи - для повторного использования. В исследовании делается попытка использовать метод, обычно используемый в горнодобывающей промышленности для разделения и очистки руд. Этот процесс, называемый пенной флотацией, разделяет материалы во флотационном резервуаре в зависимости от того, отталкивают ли они воду и плавают или поглощают воду и тонут.

Но этот подход нелегко перенести в мир литиевых батарей, потому что материалы, составляющие катодный компонент, такие как обычно используемый оксид лития, никеля, марганца, кобальта (NMC111) и оксид лития-марганца (LMO), обычно имеют тенденцию тонуть. Команда MTU обнаружила, что разделения можно достичь, заставив один из катодных материалов, NMC111, плавать путем введения химического вещества, которое заставляет целевой материал отталкивать воду.

После того, как катодные материалы были разделены, исследователи в ходе испытаний определили, что этот процесс оказывает незначительное влияние на электрохимические характеристики материалов. Оба также поддерживают высокий уровень чистоты 95% или более, что будет иметь решающее значение для потенциальных покупателей переработанных материалов.

Это исследование было проведено совместно с центром ReCell, первым в стране центром исследований и разработок в области переработки аккумуляторных батарей, чья миссия состоит в том, чтобы продвигать менее энергоемкие методы обработки и улавливать ценные материалы для прямой переработки - восстановления, регенерации и повторного использования. компонентов батареи напрямую, без нарушения химической структуры.

Метод утилизации, предложенный как Университетом, так и ReCell, обещает иметь широкий спектр последствий, таких как:

• снижение стоимости утилизации литий-ионных батарей; 
• стимулирование роста прибыльного рынка вторичной переработки литий-ионных аккумуляторов с истекшим сроком службы; 
• снижение стоимости электромобилей как для производителей, так и для потребителей; 
• предоставление Соединенным Штатам возможности конкурировать в мировой индустрии утилизации аккумуляторов; 
• укрепление энергетической независимости США за счет увеличения использования внутренних источников переработанных аккумуляторных материалов и уменьшения зависимости США от зарубежных источников материалов.

Теперь команда сосредоточена на создании полного процесса переработки литий-ионных батарей, который является экономически жизнеспособным. Только тогда он получит широкое распространение.