Революционный прорыв в переработке аккумуляторов способствует борьбе с тяжелыми металлами
Одна из более экологически чистых альтернатив известна как фосфат иона лития, и новый прорыв может еще больше повысить экологичность этого катодного материала, вернув его в исходное состояние после того, как он будет израсходован, с использованием лишь части энергии современных подходов.
Методы переработки батарей
Исследование было проведено наноинженерами из Калифорнийского университета (UC) в Сан-Диего и сосредоточено на методах переработки батарей с катодами, сделанными из фосфата лития-железа. Отказавшись от тяжелых металлов, таких как никель и кобальт, эти типы батарей могут помочь избежать ухудшения ландшафта и водоснабжения, где эти материалы добываются, а также воздействия на рабочих опасных условий.
Подписывайтесь на наш youtube канал!
ЭФИРЫ c ЛУЧШИМИ психологами, врачами, остеопатами
в закрытом клубе course.econet.ru
ПОЛУЧИТЬ ДОСТУП
Повышение осведомленности о проблемах, связанных с кобальтом, приводит к сдвигу в отрасли, и многие ищут альтернативные конструкции батарей, в том числе такие известные компании как IBM и Tesla, которая в этом году начала продавать Model 3 с литий-железо-фосфатными батареями. Они более безопасны, имеют более длительный срок службы и дешевле в производстве, хотя одним из недостатков является то, что их дорого перерабатывать.
Революционный прорыв в переработке аккумуляторов способствует борьбе с тяжелыми металлами
«Перерабатывать их нерентабельно, – говорит Чжэн Чен, профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Та же дилемма и с пластмассами – материалы дешевые, а методы их восстановления – нет».
Прорыв в области вторичной переработки сосредоточен на нескольких механизмах ухудшения характеристик литий-железо-фосфатных батарей. По мере того, как они циклируются, этот процесс вызывает структурные изменения, в результате которых в катоде создаются пустые пространства по мере потери ионов лития, в то время как ионы железа и лития также меняются местами в кристаллической структуре. Это захватывает ионы лития и предотвращает их циклическое прохождение через батарею.
Команда взяла коммерчески доступные элементы для литий-железо-фосфатных батарей и опустошила их наполовину. Затем они разобрали элементы и замочили полученный порошок в растворе с литиевой солью и лимонной кислотой, затем смыли его, высушили и затем нагрели при температуре от 60 до 80 °C. Затем из этого порошка были изготовлены новые катоды и протестированы в батарейках разных типов, где команда обнаружила, что производительность восстановилась до исходного состояния.
Это связано с тем, что технология рециркуляции не только пополняет запасы ионов лития в батарее, но и позволяет ионам лития и железа возвращаться на свои исходные места в структуре катода. Это происходит благодаря добавлению лимонной кислоты, которая питает ионы железа электронами и снижает положительный заряд, который обычно отталкивает их от движения обратно в исходное место. Результатом всего этого является то, что ионы лития могут высвобождаться и снова проходить через батарею.
По словам команды, их метод потребляет на 80-90 % меньше энергии, чем современные подходы к переработке литий-ионно-фосфатных батарей, и выделяет примерно на 75 % меньше парниковых газов. Хотя это отличное начало, команда говорит, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить общий экологический след от сбора и транспортировки большого количества этих батарей.
«Следующая задача – выяснить, как оптимизировать эту логистику», – говорит Чен. «И это приблизит этот процесс переработки к промышленному применению».
Одна из более экологически чистых альтернатив известна как фосфат иона лития, и новый прорыв может еще больше повысить экологичность этого катодного материала, вернув его в исходное состояние после того, как он будет израсходован, с использованием лишь части энергии современных подходов.
Исследование было проведено наноинженерами из Калифорнийского университета (UC) в Сан-Диего и сосредоточено на методах переработки батарей с катодами, сделанными из фосфата лития-железа. Отказавшись от тяжелых металлов, таких как никель и кобальт, эти типы батарей могут помочь избежать ухудшения ландшафта и водоснабжения, где эти материалы добываются, а также воздействия на рабочих опасных условий.
Повышение осведомленности о проблемах, связанных с кобальтом, приводит к сдвигу в отрасли, и многие ищут альтернативные конструкции батарей, в том числе такие известные компании как IBM и Tesla, которая в этом году начала продавать Model 3 с литий-железо-фосфатными батареями. Они более безопасны, имеют более длительный срок службы и дешевле в производстве, хотя одним из недостатков является то, что их дорого перерабатывать.
«Перерабатывать их нерентабельно, – говорит Чжэн Чен, профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего. «Та же дилемма и с пластмассами – материалы дешевые, а методы их восстановления – нет».
Прорыв в области вторичной переработки сосредоточен на нескольких механизмах ухудшения характеристик литий-железо-фосфатных батарей. По мере того, как они циклируются, этот процесс вызывает структурные изменения, в результате которых в катоде создаются пустые пространства по мере потери ионов лития, в то время как ионы железа и лития также меняются местами в кристаллической структуре. Это захватывает ионы лития и предотвращает их циклическое прохождение через батарею.
Команда взяла коммерчески доступные элементы для литий-железо-фосфатных батарей и опустошила их наполовину. Затем они разобрали элементы и замочили полученный порошок в растворе с литиевой солью и лимонной кислотой, затем смыли его, высушили и затем нагрели при температуре от 60 до 80 °C. Затем из этого порошка были изготовлены новые катоды и протестированы в батарейках разных типов, где команда обнаружила, что производительность восстановилась до исходного состояния.
Это связано с тем, что технология рециркуляции не только пополняет запасы ионов лития в батарее, но и позволяет ионам лития и железа возвращаться на свои исходные места в структуре катода. Это происходит благодаря добавлению лимонной кислоты, которая питает ионы железа электронами и снижает положительный заряд, который обычно отталкивает их от движения обратно в исходное место. Результатом всего этого является то, что ионы лития могут высвобождаться и снова проходить через батарею.
По словам команды, их метод потребляет на 80-90 % меньше энергии, чем современные подходы к переработке литий-ионно-фосфатных батарей, и выделяет примерно на 75 % меньше парниковых газов. Хотя это отличное начало, команда говорит, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить общий экологический след от сбора и транспортировки большого количества этих батарей.
«Следующая задача – выяснить, как оптимизировать эту логистику», – говорит Чен. «И это приблизит этот процесс переработки к промышленному применению».
https://econet.ru/articles/revolyutsionnyy-proryv-v-pererabotke-akkumulyatorov-sposobstvuet-borbe-s-tyazhelymi-metallami
24.11.2020