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随着电动汽车的发展,废旧锂离子电池不断增多。回收钴和锂等金属可以减少污染、降低对国外资源和供应链的依赖。然而,目前的回收方法主要限于燃烧或化学溶解粉碎的电池,可能带来环境挑战,并且难以在产业规模上实现经济效益。另外,传统工艺回收的电池材料很少,不仅依赖于苛性碱、无机酸和危险化学品(可能引入杂质),而且需要通过复杂的分离和沉淀过程来回收关键金属。
据外媒报道,美国能源部橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)的研究人员改进了将电池溶解在液体溶液中的方法,以减少该过程中使用的危险化学品。据称这种解决方案简单、高效且环保,克服了以前方法存在的主要问题。
研究人员将废旧电池浸泡在溶解在乙二醇中的有机柠檬酸(天然存在于柑橘类水果中)溶液中。乙二醇是油漆和化妆品等消费品中常用的防冻剂,而柠檬酸来自可持续来源,比无机酸处理起来更安全。这种绿色解决方案提供了非常有效的分离和回收过程,可用于回收电池阴极(带正电荷的电极)中的金属。
ORNL电池研究团队成员Yaocai Bai表示:“阴极含有关键材料,是所有电池中最昂贵的部分,占30%以上的成本。随着时间的推移,此次开发的方法将有助于降低电池成本。”
该回收技术可以从阴极中浸出近100%的钴和锂,并且不会在系统中引入杂质。除了能够有效地分离金属溶液与其他残留物,值得一提的是,这种方法可以在数小时内回收超过96%的钴,同时无需在手动平衡酸度的过程中添加更多化学物质。
橡树岭国家实验室电气化部门负责人Ilias Belharouak表示:“这种方法不需要使用额外的化学品,可以降低成本并避免产生副产品或二次废弃物。此次开发的回收工艺或将为提高电池关键材料的回收程度铺平道路。”
首席研究员Lu Yu表示:“这是首次开发出兼具浸出和回收功能的解决方案。令人兴奋的是,研究人员发现钴会在没有进一步干扰的情况下下降并沉淀出来。”
此前,研究人员已经探讨过柠檬酸和乙二醇的浸出性能。但是,当时采用的方法用酸更多,并且温度较低,效果不佳。
Bai表示:“新研究中溶液的浸出速度令人惊讶。使用有机酸进行操作,通常需要耗费10-12小时,而这次只用了一个小时。”另外,使用传统无机酸溶液的速度也较慢,因为其中含有水,而水的沸点限制了反应温度。
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