萊斯大學找到一種更清潔的方式來回收電池

一種由普通材料制成的新型溶劑可以提供更環(huán)保的鋰離子電池回收方式。隨著電動汽車(EV)變得更加主流，回收大量廢舊鋰離子電池的工藝將變得更加重要。目前用于回收EV電池所含有價值材料的大多數(shù)方法是能量密集的，并且由于用于分解鋰和金屬氧化物的強酸，它們可能引起環(huán)境問題。這就是萊斯大學新聞稿中描述的新發(fā)展如此有希望的原因。

萊斯團隊使用環(huán)保的低共熔溶劑從大多數(shù)商用鋰離子電池中用作陰極(正極)的金屬氧化物中提取有價值的元素。據(jù)新聞報道，“一種低共熔溶劑是兩種或多種化合物的混合物，它們的溫度遠低于其各自的前體。”Rice研究人員使用的溶劑是由簡單的商品氯化膽堿和乙二醇制成的 - 組合這兩種固體產(chǎn)生液體，該液體用作溶劑以溶解電池材料。

Atlantic Design&Manufacturing是東海岸領先的設計工程師貿(mào)易展，提供最新的3D打印，自動化和CAD / CAM軟件，包括FedEx，GE Appliances，Procter&Gamble以及其他數(shù)百種軟件。“冷凍和熔點的大幅下降是由于不同化學物質(zhì)之間形成的氫鍵，”賴斯研究生和材料研究員Kimmai Tran說。“通過選擇合適的前體，可以制造出具有有趣特性的廉價'綠色'溶劑，”她補充道。

當Tran加入時，Rice集團已經(jīng)在下一代高溫超級電容器中測試共晶溶液作為電解質(zhì)。“我們試圖在金屬氧化物超級電容器中使用它，它正在溶解它們，”賴斯研究科學家Babu Ganguli說。“溶液的顏色會發(fā)生變化。”低共熔溶劑是從超級電容器的鎳中提取離子。

“我們的團隊正在討論這個問題，我們很快就意識到我們可以利用被認為是電解液不利的因素來解決和回收廢舊鋰電池，”Ganguli說。根據(jù)賴斯的發(fā)布，“這成為了Tran的焦點，因為她在不同的溫度和時間尺度上測試了金屬氧化物上的低共熔溶劑。在使用鋰鈷氧化物粉末的測試期間，透明溶劑產(chǎn)生了廣泛的藍綠色，表明存在溶解在其中的鈷。

“這種低共熔溶劑的優(yōu)點在于它能溶解各種金屬氧化物，”Tran說。“它實際上是由一種雞飼料添加劑和一種常見的塑料前體制成的，當它們在室溫下混合在一起時，形成一種清澈，相對無毒的溶液，具有有效的溶劑化性能，”她說。提取非常有效

據(jù)新聞報道，在180攝氏度(356華氏度)的溫度下，溶劑提取了近90%的鋰離子，高達99%的鈷離子來自含有模擬電池材料的化合物的粉末。

研究人員還制造了小型原型電池，并將電池放電300次，然后將電極暴露在新溶劑中。證明溶劑能夠溶解鈷和鋰，同時將金屬氧化物與存在于電極中的其他化合物分離。“我們專注于鈷，”賴斯校友馬克斯羅德里格斯說，他現(xiàn)在是阿貢國家實驗室的博士后研究員。“從資源的角度來看，這是最關鍵的部分。手機中的電池肯定會有很多電池。鋰也是非常有價值的，但特別是鈷不僅環(huán)境稀缺，而且從社會的角度來看，很難得到。“

“重要的是回收鈷等戰(zhàn)略性金屬，這些金屬供應有限，對這些儲能裝置的性能至關重要，”材料科學家Pulickel Ajayan說。“從我們目前的塑料現(xiàn)狀中汲取教訓的是，現(xiàn)在正是采取全面戰(zhàn)略來回收不斷增長的電池廢棄物的時候了，”他補充道。

“我們很可能無法完全回收和替代采礦，”Tran說。“這些技術相對較新，需要做很多優(yōu)化，例如探索其他的低共熔溶劑，但我們真的相信有更環(huán)保的方法來進行骯臟的化學反應。可持續(xù)發(fā)展是我工作的核心，也是我職業(yè)生涯中我想做的事情。“

高級編輯凱文克萊門斯30多年來一直在撰寫有關能源，汽車和交通主題的文章。他擁有材料工程和環(huán)境教育碩士學位以及機械工程博士學位，專攻空氣動力學。他在他的工作室里建立了幾個關于電動摩托車的世界陸地速度記錄。