新型锂离子电池回收方法环保且更经济

Josiah02

锂离子电池无处不在，手机、电脑、电动汽车，甚至玩具，等等，它们已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
锂是制造这些电池的元素，美国能源部认为它是一种关键材料，因为它在许多能源应用中必不可少，因此需求量很大，并且存在供应中断的风险。
尽管锂电池用途广泛，但据估计，目前只有 5% 的锂电池被回收利用。由于锂的供应风险很高，废弃电池是回收锂的潜在来源。
科学家正在开发改进的方法来回收和再利用部分锂。回收这些电池的典型方法需要使用刺激性的液体化学品或加热来完成这一过程。这些过程会产生有毒的副产品，并且需要大量的能源。
近日，美国能源部艾姆斯国家实验室的科学家团队开发出一种无需化学品和高热量的新型回收工艺。这一工艺即电池回收和水分解（BRAWS）技术，仅使用水和二氧化碳即可完成整个过程。它不需要化学品或热量，与其他回收方法相比，它使科学家能够从废旧电池中回收更多的锂。
据美国艾姆斯实验室科学家、研究团队负责人伊肯纳·恩莱贝迪姆介绍，锂离子电池回收的三种典型方法是湿法冶金、火法冶金和直接回收。
湿法冶金法将废旧电池磨碎，将所得材料溶解在酸中，然后使用不同的化学品提取可回收元素。火法冶金法在高温下熔化废物以提取可回收材料。直接回收包括物理拆解和收集废旧电池中可重复使用的材料，研磨并从地面废物中回收材料。
“这些工艺各有优缺点，”Nlebedim 说道。“因此，我们试图创造一种能够集优点于一身、摒弃缺点的工艺。”
锂离子电池在快速充电时，使用寿命会缩短，因为快速充电会导致锂在阳极（电池电极的正极）上积聚。随着时间的推移，锂的积聚会导致电池故障。
使用 BRAWS 技术提取的材料。图片来源：艾姆斯国家实验室
BRAWS 技术的第一步是使用包括快速充电在内的一套协议，迫使尽可能多的额外锂在电池阳极上堆积。接下来，拆卸电池。“现在在实验室里，我们正在手动拆卸电池，”Nlebedim 说。
拆开电池后，将通常由石墨制成的阳极浸入水中，并加入二氧化碳以碳酸锂的形式回收锂。此步骤可回收原始电池中的几乎所有锂，并产生绿色氢气作为副产品。
“由于锂的活性非常强，当我们将阳极放入水中时，它会通过剥离氧气来分解水分子，并产生氢气，氢气可以安全回收并用作燃料，”Nlebedim 说。
“这一过程中二氧化碳会被消耗，因此它还有净化环境的额外好处。”该技术不依赖化学品或极端温度，因此可以以可直接重复使用的形式提取其他材料。
“回收往往需要经济可持续性。维持回收的一种方法是尽一切可能获利。回收锂、电池的其他部分，同时生产绿色氢气，增强了我们工艺的经济性，”Nlebedim 说。