一種成本更低、更清潔的鋰電池回收方法

一種成本更低、更清潔的鋰電池回收方法鋰電池回收面臨的一個難題，就是材料本身成本低廉，而回收過程成本不低。一項新技術(shù)希望通過進一步降低成本和使用環(huán)境友好成分，促進鋰電池的回收利用。讓用過的陰極材料恢復(fù)至初始狀態(tài)的新型處理技術(shù)能夠進一步節(jié)省鋰離子電池的回收成本。該技術(shù)由加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校（UniversityofCaliforniaSanDiego）納米工程師研發(fā)。它使用更加環(huán)保的成分，耗能減少了80%至90%，同時溫室氣體的排放量也降低了75%。對于由磷酸鐵鋰（簡稱LFP）制成的陰極，該處理技術(shù)效果尤為理想。LFP陰極電池比其他鋰離子電池成本更低，因為它們不使用貴金屬材料，比如鈷或者鎳。LFP電池的使用壽命也更長久，更安全。它們廣泛用于電動工具、電動公交車和電網(wǎng)。鑒于上述優(yōu)點，LFP電池將比市場上其他鋰離子電池更具競爭優(yōu)勢。那存在什么問題嗎？這種電池的回收成本效益不高。它處在和塑料一樣的兩難境地—材料本身很廉價，但回收再利用的方法可不便宜。Chen及其團隊所研發(fā)的新型回收處理技術(shù)能夠降低這些成本。該技術(shù)能在低溫（60至80攝氏度）的環(huán)境壓力下工作，因而比其它方法耗電更少。此外，它使用的化學(xué)物質(zhì)，比如鋰鹽、氮、水和檸檬酸，都很便宜且性質(zhì)溫和。再利用處理的整個過程在非常安全的條件下進行，無需任何特殊的安全預(yù)防措施或特殊設(shè)備。這也就是我們電池回收成本低的原因。首先，研究人員重復(fù)循環(huán)使用LFP電池，直到電池失去一半的儲能容量。隨后，把電池拆解開，收集其中的陰極粉末，將其浸泡在含有鋰鹽和檸檬酸的溶液中。接下來，用水洗干凈溶液，等粉末干透后再加熱。然后用這些粉末制成新的陰極，在紐扣電池（coincell）和軟包電池（pouchcell）中都進行了檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它們的電化學(xué)性能、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)都完全恢復(fù)至初始狀態(tài)。隨著電池不斷地循環(huán)使用，陰極會經(jīng)歷兩個重要的結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致其性能下降。首先是鋰離子的喪失，這會在陰極結(jié)構(gòu)中形成空腔。其次，當(dāng)晶體結(jié)構(gòu)中的鐵離子和鋰離子交換位置時，會發(fā)生另一種結(jié)構(gòu)變化。這種變化一旦發(fā)生，離子的位置就無法再輕易切換回來，所以鋰離子就會被困住，再也無法在電池內(nèi)循環(huán)。本研究提出的處理方法首先補充鋰離子，讓鐵離子和鋰離子易于切換回原始位點，從而恢復(fù)陰極結(jié)構(gòu)。第二步操作通過使用檸檬酸而實現(xiàn)，檸檬酸作為還原劑發(fā)揮作用，可向另一物質(zhì)提供電子。它將電子轉(zhuǎn)移至鐵離子，減少其攜帶的正電荷。這樣可以最大程度地降低電子排斥力，防止鐵離子移動回晶體結(jié)構(gòu)中的原始位點，同時將鋰離子釋放回循環(huán)中。雖然這套回收處理技術(shù)的總能耗很低，但研究人員表示，仍需展開進一步的研究，了解收集、運輸和處理大量電池等后勤問題。注：文章素材部分來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除相