Bài viết này đã được xem xét theo các thủ tục và chính sách biên tập của Science X. Các biên tập viên đã nhấn mạnh những phẩm chất sau đây trong khi vẫn đảm bảo tính toàn vẹn của nội dung:
Pin lithium-ion thải từ điện thoại di động, máy tính xách tay và ngày càng nhiều xe điện đang chất đống, nhưng các lựa chọn tái chế vẫn chủ yếu giới hạn ở việc đốt hoặc hòa tan hóa học các loại pin hỏng. Các phương pháp hiện tại có thể gây ra các vấn đề về môi trường và khó sản xuất kinh tế ở quy mô công nghiệp.
Các quy trình truyền thống tái chế một số vật liệu pin và dựa vào kiềm ăn da, axit vô cơ và hóa chất nguy hiểm có thể đưa vào tạp chất. Chiết xuất kim loại quan trọng cũng đòi hỏi quá trình tách và kết tủa phức tạp. Tuy nhiên, tái chế kim loại như coban và lithium có thể giảm ô nhiễm, sự phụ thuộc vào các nguồn nước ngoài và làm tắc nghẽn chuỗi cung ứng.
Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã hoàn thiện phương pháp hòa tan pin trong dung dịch lỏng để giảm lượng hóa chất nguy hiểm được sử dụng trong quá trình này. Nghiên cứu của họ đã được công bố trên tạp chí Energy Storage Materials.
Giải pháp đơn giản, hiệu quả và thân thiện với môi trường do các nhà nghiên cứu ORNL phát triển đã khắc phục được những trở ngại lớn gặp phải ở các phương pháp trước đây.
Pin đã qua sử dụng được ngâm trong dung dịch axit citric hữu cơ (có trong trái cây họ cam quýt) hòa tan trong ethylene glycol, một chất chống đông thường được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng như sơn và mỹ phẩm. Axit citric có nguồn gốc bền vững và an toàn hơn khi xử lý so với axit vô cơ. Giải pháp thân thiện với môi trường này cung cấp một quy trình cực kỳ hiệu quả để tách và tái chế kim loại trong điện cực tích điện dương của pin, được gọi là cực âm.
“Vì cực âm chứa các vật liệu quan trọng nên đây là bộ phận đắt nhất của bất kỳ loại pin nào, chiếm hơn 30 phần trăm chi phí của pin”, Yaokai Bai, thành viên của nhóm nghiên cứu pin ORNL cho biết. “Cách tiếp cận của chúng tôi có thể giảm chi phí pin theo thời gian”. Nghiên cứu được tiến hành tại cơ sở sản xuất pin của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, cơ sở nghiên cứu và phát triển pin ngoài trời lớn nhất tại Hoa Kỳ.
Công nghệ xử lý được phát triển ở đó cho phép gần 100% coban và liti được chiết xuất từ ​​catốt mà không đưa tạp chất vào hệ thống. Nó cũng có khả năng tách hiệu quả các dung dịch kim loại khỏi các chất cặn khác. Tuyệt vời nhất là chức năng thứ cấp của nó là thu hồi hơn 96% coban trong vòng vài giờ mà không cần thêm hóa chất, thường là một quy trình thủ công phức tạp để cân bằng mức axit.
“Đây là lần đầu tiên một hệ thống giải pháp bao gồm các chức năng của quá trình thẩm thấu và xử lý”, nhà nghiên cứu chính Lu Yu cho biết. “Thật thú vị khi thấy coban kết tủa và lắng xuống mà không bị xáo trộn thêm. Chúng tôi không ngờ đến điều này”.
Việc loại bỏ nhu cầu về hóa chất bổ sung giúp giảm chi phí và tránh tạo ra các sản phẩm phụ hoặc chất thải thứ cấp. "Chúng tôi rất vui mừng khi quy trình tái chế này do các nhà khoa học của chúng tôi phát triển có thể mở đường cho việc tái chế rộng rãi hơn các vật liệu pin quan trọng", Ilyas Belharouaq, nhà nghiên cứu doanh nghiệp và giám đốc Bộ phận Điện khí hóa tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge cho biết.
Bai cho biết tính chất chiết tách của axit citric và etylen glycol đã được nghiên cứu trước đây, nhưng phương pháp này sử dụng nhiều axit hơn, nhiệt độ thấp hơn và kém hiệu quả hơn.
“Chúng tôi ngạc nhiên về tốc độ thoát ra khỏi dung dịch,” Bai cho biết. “Với axit hữu cơ, thông thường phải mất 10 đến 12 giờ, nhưng dung dịch này chỉ mất một giờ.” Các dung dịch truyền thống sử dụng axit vô cơ cũng chậm hơn vì chúng chứa nước, điểm sôi của nước sẽ giới hạn nhiệt độ phản ứng.
Thông tin thêm: Lu Yu et al., Phân tách và đồng kết tủa hiệu quả để tái chế catốt đơn giản, Vật liệu lưu trữ năng lượng (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Nếu bạn gặp lỗi đánh máy, không chính xác hoặc muốn gửi yêu cầu chỉnh sửa nội dung trên trang này, vui lòng sử dụng biểu mẫu này. Đối với các câu hỏi chung, vui lòng sử dụng biểu mẫu liên hệ của chúng tôi. Đối với phản hồi chung, hãy sử dụng phần bình luận công khai bên dưới (làm theo hướng dẫn).
Phản hồi của bạn rất quan trọng đối với chúng tôi. Tuy nhiên, do lượng tin nhắn quá lớn, chúng tôi không thể đảm bảo phản hồi được cá nhân hóa.
Địa chỉ email của bạn chỉ được sử dụng để cho người nhận biết ai đã gửi email. Địa chỉ email của bạn hoặc địa chỉ email của người nhận sẽ không được sử dụng cho bất kỳ mục đích nào khác. Thông tin bạn nhập sẽ xuất hiện trong email của bạn và sẽ không được Tech Xplore lưu trữ dưới bất kỳ hình thức nào.
Trang web này sử dụng cookie để tạo điều kiện thuận lợi cho việc điều hướng, phân tích việc bạn sử dụng dịch vụ của chúng tôi, thu thập dữ liệu cá nhân hóa quảng cáo và cung cấp nội dung từ bên thứ ba. Bằng cách sử dụng trang web của chúng tôi, bạn thừa nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách bảo mật và Điều khoản sử dụng của chúng tôi.