Як зробити переробку акумуляторів менш шкідливим?

Для виробництва і подальшої переробки літій-іонних акумуляторів виробники використовують токсичні органічні розчинники. Це ускладнює процеси і робить їх небезпечними для середовища і здоров’я людини. Зробити переробку акумуляторів менш шкідливою і широко поширеною може відмова від розчинників на користь водних розчинів.

Виробники акумуляторів скептично ставляться до використання водних розчинів в технологічних процесах. Вода вступає в реакцію з літієм і погіршує параметри акумуляторів. А ось вчені вирішили прийняти виклик, і на цьому шляху отримані певні обнадійливі результати.

У новому дослідженні група під керівництвом Дзянлінь Лі (Jianlin Li) з Ок-Ріджской національної лабораторії і Чжен Лі (Zheng Li) з Політехнічного університету Вірджинії замінила популярне серед виробників батарей сполучна речовина полівініліденфторид (PVDF) на два інших: вододіспергіруемое сполучна на основі латексу і водорозчинний стирол-бутадієн. Перше, як відомо, використовується разом з органічним розчинником (зазвичай це N-метил-2-піролідон, NMP), а два інших взаємодіють з водою.

Сполучні речовини потрібні для того, щоб виготовити катоди і аноди акумуляторів. У конструкцію електродів входять електрохімічні матеріали у вигляді порошків (металів і графіту), яким необхідно надати форму і нанести на струмознімачі з мідної або алюмінієвої фольги. Якщо для виготовлення електродів використовується PVDF, то застосовуються органічні розчинники, які також використовуються при переробці електродів після закінчення терміну служби акумуляторів. Перехід на водні розчини і розчиняються у воді речовини, що пов’язують дає можливість позбутися від шкідливих розчинників як на етапі виробництва батарей, так і на етапі переробки.

Наступні експерименти з акумуляторами на катодах і анодах, вироблених за допомогою водних розчинів, показали, що після тисячі циклів зарядки робота батарей практично не відрізняється від роботи еталонних акумуляторів, вироблених з використанням органічних розчинників. В цьому є надія перевести шкідливе виробництво на більш дружню до середовища основу.

За прогнозами галузевих аналітиків, до 2030 року маса вийшли з експлуатації акумуляторів досягне 10 мільйонів тонн. Через технічні та економічних проблем сьогодні переробляються менше 5% виведених з роботи акумуляторів. Уявіть, якщо все це доведеться переробляти не за допомогою води, а з використанням «брудної» хімії. А адже переробляти доведеться, запаси літію на Землі не нескінченні.