Вчені розробили революційний метод переробки літій-іонних акумуляторів за допомогою техніки магнітної сепарації, яка ефективно очищає матеріали акумулятора, зберігаючи їх структурну цілісність і функціональність.
Дослідницька група в Університеті Райса під керівництвом Джеймса Тура, професора хімії TT і WF Chao та професора матеріалознавства та наноінженерії, вирішує екологічну проблему ефективної переробки літій-іонних батарей, оскільки їхнє використання продовжує зростати.
Команда вперше запровадила новий метод вилучення очищених активних матеріалів із відходів акумуляторів, як описано в журналі Nature Communications 24 липня. Їхні висновки можуть сприяти ефективному розділенню та переробці цінних матеріалів акумуляторів за мінімальну плату, сприяючи більш екологічному виробництву електромобілів (EV).
«Зі сплеском використання акумуляторів, особливо в електромобілях, потреба в розробці екологічних методів переробки є гострою», — сказав Тур.
Звичайні методи переробки зазвичай передбачають розщеплення матеріалів акумулятора на їх елементарні форми за допомогою енергоємних термічних або хімічних процесів, які є дорогими та мають значний вплив на навколишнє середовище.
Інноваційний метод переробки з використанням магнітних властивостей
Команда припустила, що магнітні властивості можуть сприяти відділенню та очищенню відпрацьованих батарейних матеріалів. Їхня інновація використовує метод, відомий як флеш-джоулев нагрів без розчинників (FJH). Ця техніка, розроблена Туром, передбачає пропускання струму через помірно резистивний матеріал для швидкого нагрівання та перетворення його в інші речовини.
Використовуючи FJH, дослідники нагріли відходи батареї до 2500 Кельвінів за лічені секунди, створивши унікальні елементи з магнітними оболонками та стабільними структурами ядра. Магнітна сепарація дозволила ефективно очищати.
Під час процесу катоди батареї на основі кобальту, які зазвичай використовуються в електромобілях і пов’язані з високими фінансовими, екологічними та соціальними витратами, несподівано виявили магнетизм у зовнішніх шпінельних шарах оксиду кобальту, що дозволило їх легко відокремити.
Підхід дослідників призвів до високого виходу металу батареї 98% зі збереженням значення структури батареї.
«Примітно, що металеві домішки були значно зменшені після відділення, зберігаючи структуру та функціональність матеріалів», — сказав Тур. «Об’ємна структура матеріалів акумулятора залишається стабільною та готова до перетворення в нові катоди».