Wissenschaftler haben neue Technologien entwickelt, mit denen die Kosten für das Recycling von Lithiumeisenphosphatbatterien um 80% bis 90% gesenkt werden könnten

Die meistenLithiumbatterienVerwenden Sie jetzt ein seltenes und teures Metall namens Kobalt als Teil der Kathode, aber der Abbau des Materials ist laut ausländischen Medien mit enormen Umweltkosten verbunden. Eine der umweltfreundlicheren Alternativen wird genanntLithiumphosphatund ein neuer Durchbruch könnte die umweltfreundlichen Eigenschaften des Kathodenmaterials weiter verbessern, das nach Verbrauch auf seinen ursprünglichen Zustand zurückgeführt werden kann, wobei nur ein Bruchteil der in aktuellen Verfahren verwendeten Energie verwendet wird.

Die von Nanotechnikern an der University of California in San Diego durchgeführten Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf das RecyclingKathodenbatterienDiese Batterietypen können dazu beitragen, die Verschlechterung von Landschaften und Wasserquellen, in denen diese Materialien abgebaut werden, sowie die Gefährdung von Arbeitern durch gefährliche Bedingungen zu vermeiden, indem sie aus Schwermetallen wie Nickel und Kobalt bestehen.

Das wachsende Bewusstsein für Kobaltprobleme hat dazu beigetragen, die Branche zu verändern. Viele suchten nach alternativen Batteriedesigns, darunter große Unternehmen wie IBM und Tesla, die dieses Jahr mit dem Verkauf des Modells 3 mit Lithiumeisenphosphat-Batterien begannen. Diese Batterien sind sicherer und halten länger Die Herstellung kostet weniger, hat aber den Nachteil, dass das Recycling nach dem Verbrauch teuer ist.

\"Es ist nicht kostengünstig, sie zu recyceln\", sagte Chen Zheng, Professor für Nanoengineering an der University of California in San Diego. \"Es ist das gleiche Dilemma wie bei Kunststoff - die Materialien sind billig, aber die Art zu recyceln.\" sie ist nicht. \"

Der Wiederherstellungsdurchbruch konzentriert sich auf mehrere Mechanismen, die hinter dem Abbau von Lithiumeisenphos stehenWährend sie recycelt werden, führt dieser Prozess zu strukturellen Veränderungen und zu Lücken in der Kathode, da Lithiumionen verloren gehen und Eisen- und Lithiumionen Orte in der Kristallstruktur austauschen. Dadurch werden Lithiumionen eingefangen und verhindert, dass sie in der Batterie zirkulieren.

Das Team nahm die im Handel erhältlichenLithiumEisenphosphatzelle und erschöpfte sie auf die Hälfte ihrer Speicherkapazität. Dann nahmen sie die Batterien auseinander und tränkten das resultierende Pulver in einer Lösung aus Lithium und Zitronensäure, wuschen es dann sauber, trockneten es und erhitzten es auf etwa 60 bis 80 Grad Celsius. Das Pulver wurde dann zu neuen Kathoden verarbeitet und in Knopf- und Beutelbatterien getestet, und das Team stellte fest, dass seine Leistung in seinem ursprünglichen Zustand wiederhergestellt wurde.

Dies liegt daran, dass die Recycling-Technologie nicht nur die wieder auffülltLithium der BatterieIonenbestand, ermöglicht aber auch die Rückkehr von Lithium- und Eisenionen zu ihren ursprünglichen Positionen in der Kathodenstruktur. Dies ist auf die Zugabe von Zitronensäure zurückzuführen, die dem Eisenion Elektronen liefert und die positive Ladung verringert, die normalerweise das Eisenion abstößt Das Ergebnis all dessen ist, dass dieLithiumIonen können freigesetzt und in die Batterie zurückgeführt werden.

Laut der Forschung des Teams verbraucht seine Technologie 80 bis 90 Prozent weniger Energie und stößt etwa 75 Prozent weniger Treibhausgase aus als derzeitige Methoden zur RückgewinnungLithium-Ionen-Phosphat-BatterienObwohl dies ein guter Anfang ist, sind nach Ansicht des Teams weitere Untersuchungen erforderlich, um den gesamten ökologischen Fußabdruck beim Sammeln und Transportieren großer Mengen dieser Batterien zu bestimmen.

\"Die nächste Herausforderung besteht darin, herauszufinden, wie diese Prozesse optimiert werden können\", sagte Zheng. \"Dies wird den Recyclingprozess näher an die Akzeptanz in der Industrie bringen.\"

Die Studie warveröffentlicht in der Zeitschrift Joule.