Быстрая и экологически чистая технология переработки аккумуляторов электромобилей

Исследователи решили критически важную задачу по восстановлению материалов, аккумуляторных батарей электромобилей после окончания их срока службы. Они применили ультразвуковые волны для отделения ценных материалов от электродов. Данный процесс происходит в 100 раз быстрее, экологичнее и обеспечивает высокую чистоту восстановленных материалов по сравнению с существующими методами разделения и позволяет повторно использовать материалы при производстве новых батарей.

Чтобы наиболее полно обеспечить экологические и экономические преимущества использования электромобилей, важно рассматривать полный жизненный цикл аккумуляторов — от добычи необходимых материалов и производства аккумуляторов до их повторного использования во вторичных приложениях и последующей утилизации.

Одной из ключевых проблем утилизации является разделение материалов, то есть разработка способов отделения ценных материалов, таких как литий, никель, марганец и кобальт из использованных батарей быстрым, экономичным и экологически безопасным способом.

Решение этой задачи позволит создать экономику замкнутого цикла, которая будет одновременно устойчивой для экологии планеты и прибыльной для промышленности

Команда ReLiB в Лестере и Бирмингеме разработала новую технику ультразвукового расслоения, при которой активные материалы удаляются с электродов, оставляя чистый алюминий или медь. Этот процесс оказался очень эффективным при удалении оксидов графита и лития, никеля, марганца, кобальта, широко известных как NMC.

Было установлено, что материалы, извлеченные с использованием этого метода, имеют более высокую чистоту и, следовательно, более высокую ценность, чем материалы, извлеченные с помощью традиционных подходов к переработке, и их значительно легче использовать при производстве новых электродов. Процесс происходит быстро и использует технологии, широко применяемые в пищевой промышленности.

Эта новая технология работает так же, как известные ультразвуковые устройства, разрывая адгезионные связи между слоем покрытия и субстратом.

В существующих ранее технологиях рециркуляции литий-ионные аккумуляторы направляют в измельчитель или высокотемпературный реактор. Впоследствии необходим сложный набор физических и химических процессов для производства пригодных для использования материалов, содержащих литий, кобальт, никель и медь, которые они содержат. Такие методы пирометаллургической и гидрометаллургической переработки энергоемки и неэффективны.

Новый ультразвуковой метод представляет собой непрерывный процесс подачи, в котором в качестве растворителя используется вода или разбавленные кислоты, поэтому этот метод является более экологически чистым и менее дорогим в эксплуатации. Он может отслаивать в 100 раз больше электродного материала за заданное время, чем существующие методы отслаивания.

При выборе такого метода, когда батареи с истекшим сроком службы будут разобраны, а не измельчены, существует потенциал для восстановления большего количества материала в более чистом состоянии.

Исследователи протестировали эту технологию на четырех наиболее распространенных типах батарей и обнаружили, что в каждом случае она работает с одинаково высокой эффективностью.