۱. مشکلات آلودگی پس از بازیافت فسفات آهن لیتیوم
بازار بازیافت باتریهای برق بسیار بزرگ است و طبق گزارش موسسات تحقیقاتی مربوطه، پیشبینی میشود مجموع باتریهای برق از رده خارج شده چین تا سال ۲۰۲۵ به ۱۳۷.۴ مگاوات ساعت برسد.
گرفتن باتریهای لیتیوم آهن فسفاتبه عنوان مثال، عمدتاً دو راه برای بازیافت و استفاده از باتریهای از رده خارج مرتبط وجود دارد: یکی استفاده آبشاری و دیگری برچیدن و بازیافت.
استفاده آبشاری به استفاده از باتریهای لیتیوم آهن فسفات با ظرفیت باقیمانده بین 30 تا 80 درصد پس از جداسازی و ترکیب مجدد و بهکارگیری آنها در حوزههای با چگالی انرژی پایین مانند ذخیرهسازی انرژی اشاره دارد.
همانطور که از نامش پیداست، جداسازی و بازیافت به جداسازی باتریهای لیتیوم-آهن فسفات زمانی که ظرفیت باقیمانده کمتر از 30٪ است و بازیابی مواد اولیه آنها مانند لیتیوم، فسفر و آهن در الکترود مثبت اشاره دارد.
جداسازی و بازیافت باتریهای لیتیوم-یونی میتواند استخراج مواد اولیه جدید را برای حفاظت از محیط زیست کاهش دهد و همچنین ارزش اقتصادی زیادی داشته باشد و هزینههای استخراج، هزینههای تولید، هزینههای نیروی کار و هزینههای طرحبندی خط تولید را تا حد زیادی کاهش دهد.
تمرکز بر جداسازی و بازیافت باتریهای لیتیوم-یونی عمدتاً شامل مراحل زیر است: ابتدا جمعآوری و طبقهبندی باتریهای لیتیومی ضایعاتی، سپس جداسازی باتریها و در نهایت جداسازی و تصفیه فلزات. پس از عملیات، فلزات و مواد بازیافتی را میتوان برای تولید باتریهای جدید یا سایر محصولات استفاده کرد و در نتیجه هزینهها را تا حد زیادی کاهش داد.
با این حال، اکنون گروهی از شرکتهای بازیافت باتری، مانند شرکت تابعه Ningde Times Holding Co., Ltd.، Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd.، همگی با یک مسئله بغرنج روبرو هستند: بازیافت باتری محصولات جانبی سمی تولید میکند و آلایندههای مضر منتشر میکند. بازار به شدت به فناوریهای جدیدی برای بهبود آلودگی و سمیت بازیافت باتری نیاز دارد.
۲.LBNL مواد جدیدی برای حل مشکلات آلودگی پس از بازیافت باتری پیدا کرد.
اخیراً، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (LBNL) در ایالات متحده اعلام کرد که ماده جدیدی پیدا کردهاند که میتواند باتریهای لیتیوم-یونی ضایعاتی را فقط با آب بازیافت کند.
آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در سال ۱۹۳۱ تأسیس شد و توسط دانشگاه کالیفرنیا برای دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده مدیریت میشود. این آزمایشگاه تاکنون ۱۶ جایزه نوبل را از آن خود کرده است.
ماده جدیدی که توسط آزمایشگاه ملی لارنس برکلی اختراع شده است، چسب سریع رها شونده (Quick-Release Binder) نام دارد. باتریهای لیتیوم-یونی ساخته شده از این ماده به راحتی قابل بازیافت، سازگار با محیط زیست و غیرسمی هستند. آنها فقط باید جدا شده و در آب قلیایی قرار داده شوند و به آرامی تکان داده شوند تا عناصر مورد نیاز جدا شوند. سپس، فلزات از آب فیلتر شده و خشک میشوند.
در مقایسه با بازیافت فعلی لیتیوم-یون که شامل خرد کردن و آسیاب کردن باتریها و به دنبال آن احتراق برای جداسازی فلز و عناصر است، این ماده سمیت جدی و عملکرد زیستمحیطی ضعیفی دارد. این ماده جدید در مقایسه با آن مانند شب و روز است.
در اواخر سپتامبر ۲۰۲۲، این فناوری توسط R&D 100 Awards به عنوان یکی از ۱۰۰ فناوری انقلابی توسعهیافته در سطح جهان در سال ۲۰۲۲ انتخاب شد.
همانطور که میدانیم، باتریهای لیتیوم-یونی از الکترودهای مثبت و منفی، جداکننده، الکترولیت و مواد ساختاری تشکیل شدهاند، اما نحوه ترکیب این اجزا در باتریهای لیتیوم-یونی به خوبی شناخته شده نیست.
در باتریهای لیتیوم-یونی، مادهی حیاتی که ساختار باتری را حفظ میکند، چسب است.
چسب سریعالرهاشونده جدید که توسط محققان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی کشف شده است، از پلیآکریلیک اسید (PAA) و پلیاتیلن ایمین (PEI) ساخته شده است که توسط پیوندهایی بین اتمهای نیتروژن با بار مثبت در PEI و اتمهای اکسیژن با بار منفی در PAA به هم متصل شدهاند.
وقتی چسب سریعالرها در آب قلیایی حاوی هیدروکسید سدیم (Na+OH-) قرار میگیرد، یونهای سدیم ناگهان وارد محل چسب میشوند و دو پلیمر را از هم جدا میکنند. پلیمرهای جدا شده در مایع حل میشوند و اجزای الکترود تعبیه شده را آزاد میکنند.
از نظر هزینه، وقتی از این چسب برای ساخت الکترودهای مثبت و منفی باتری لیتیومی استفاده میشود، قیمت آن حدود یک دهم دو چسب رایج دیگر است.
زمان ارسال: ۲۵ آوریل ۲۰۲۳