Dit artikel is beoordeeld volgens de redactionele procedures en het beleid van Science X. De redacteuren hebben de volgende punten benadrukt, waarbij de integriteit van de inhoud gewaarborgd is:
Afgedankte lithium-ionbatterijen van mobiele telefoons, laptops en een groeiend aantal elektrische voertuigen stapelen zich op, maar de recyclingmogelijkheden beperken zich nog steeds grotendeels tot verbranding of het chemisch oplossen van de defecte batterijen. De huidige methoden kunnen milieuproblemen veroorzaken en zijn moeilijk economisch te produceren op industriële schaal.
Traditionele processen recyclen sommige batterijmaterialen en maken gebruik van bijtende alkaliën, anorganische zuren en gevaarlijke chemicaliën die onzuiverheden kunnen introduceren. Het winnen van kritieke metalen vereist ook complexe scheiding en precipitatie. Recycling van metalen zoals kobalt en lithium kan echter vervuiling, afhankelijkheid van buitenlandse bronnen en verstopping van toeleveringsketens verminderen.
Onderzoekers van het Oak Ridge National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie hebben een methode geperfectioneerd om batterijen op te lossen in een vloeibare oplossing om de hoeveelheid gevaarlijke chemicaliën die daarbij worden gebruikt te verminderen. Hun onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Energy Storage Materials.
De eenvoudige, doeltreffende en milieuvriendelijke oplossing die ORNL-onderzoekers hebben ontwikkeld, overwint grote obstakels die bij eerdere methoden bestonden.
Gebruikte batterijen worden geweekt in een oplossing van organisch citroenzuur (van nature aanwezig in citrusvruchten) in ethyleenglycol, een antivriesmiddel dat veel wordt gebruikt in consumentenproducten zoals verf en cosmetica. Citroenzuur is afkomstig van duurzame bronnen en is veiliger in gebruik dan anorganische zuren. Deze milieuvriendelijke oplossing biedt een uiterst efficiënt proces voor het scheiden en recyclen van metalen in de positief geladen elektrode van de batterij, de kathode.
"Omdat de kathode kritische materialen bevat, is het het duurste onderdeel van elke batterij en vertegenwoordigt het meer dan 30 procent van de kosten", aldus Yaokai Bai, lid van de batterijonderzoeksgroep van ORNL. "Onze aanpak zou de batterijkosten op termijn kunnen verlagen." Het onderzoek werd uitgevoerd in de batterijproductiefaciliteit van Oak Ridge National Laboratory, de grootste openluchtfaciliteit voor onderzoek en ontwikkeling van batterijen in de Verenigde Staten.
De daar ontwikkelde verwerkingstechnologie maakt het mogelijk om bijna 100% van het kobalt en lithium uit de kathode te logen zonder onzuiverheden in het systeem te introduceren. Het systeem is ook in staat om metaaloplossingen effectief te scheiden van andere residuen. Het mooiste is dat de secundaire functie is om binnen enkele uren meer dan 96% van het kobalt terug te winnen zonder extra chemicaliën toe te voegen, wat vaak een complex handmatig proces is om de zuurtegraad in balans te brengen.
"Dit is de eerste keer dat één oplossingssysteem de functies van uitloging en verwerking bestrijkt", aldus hoofdonderzoeker Lu Yu. "Het was interessant om te ontdekken dat het kobalt zonder verdere verstoring neersloeg en bezonk. Dit hadden we niet verwacht."
Het elimineren van de noodzaak voor extra chemicaliën verlaagt de kosten en voorkomt de productie van bijproducten of secundair afval. "We zijn verheugd dat dit door onze wetenschappers ontwikkelde recyclingproces de weg vrijmaakt voor bredere recycling van kritieke batterijmaterialen", aldus Ilyas Belharouaq, bedrijfsonderzoeker en directeur van de Electrification Division van het Oak Ridge National Laboratory.
Bai zei dat de uitloogeigenschappen van citroenzuur en ethyleenglycol al eerder waren onderzocht, maar dat deze methode meer zuur en lagere temperaturen gebruikte en minder effectief was.
"We waren verrast hoe snel het uit de oplossing kwam", zei Bai. "Met organische zuren duurt het meestal 10 tot 12 uur, maar deze duurde slechts een uur." Traditionele oplossingen met anorganische zuren zijn ook langzamer omdat ze water bevatten, waarvan het kookpunt de reactietemperatuur beperkt.
Meer informatie: Lu Yu et al., Efficiënte scheiding en coprecipitatie voor vereenvoudigde kathoderecycling, Energy Storage Materials (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Als u een typefout of onjuistheid tegenkomt, of als u een verzoek wilt indienen om de inhoud van deze pagina te bewerken, kunt u dit formulier gebruiken. Voor algemene vragen kunt u ons contactformulier gebruiken. Voor algemene feedback kunt u gebruikmaken van de onderstaande sectie voor openbare reacties (volg de richtlijnen).
Uw feedback is erg belangrijk voor ons. Vanwege het grote aantal berichten kunnen we echter geen gepersonaliseerd antwoord garanderen.
Uw e-mailadres wordt alleen gebruikt om de ontvangers te informeren die de e-mail hebben verzonden. Uw adres, noch het adres van de ontvanger, wordt voor andere doeleinden gebruikt. De informatie die u invoert, verschijnt in uw e-mail en wordt op geen enkele manier door Tech Xplore opgeslagen.
Deze website maakt gebruik van cookies om de navigatie te vergemakkelijken, uw gebruik van onze diensten te analyseren, personalisatiegegevens voor advertenties te verzamelen en content van derden aan te bieden. Door onze website te gebruiken, bevestigt u dat u ons privacybeleid en onze gebruiksvoorwaarden hebt gelezen en begrepen.