See artikkel on läbi vaadatud vastavalt Science X-i toimetusprotseduuridele ja -poliitikale. Toimetajad on sisu terviklikkuse tagamisel rõhutanud järgmisi omadusi:
Mobiiltelefonidest, sülearvutitest ja üha suurenevast hulgast elektriautodest pärit liitiumioonakude jäätmed kuhjuvad pidevalt, kuid ringlussevõtu võimalused piirduvad endiselt suures osas rikkis akude põletamise või keemilise lahustamisega. Praegused meetodid võivad tekitada keskkonnaprobleeme ja neid on tööstuslikus mahus keeruline majanduslikult toota.
Traditsioonilised protsessid taaskasutavad mõningaid akumaterjale ning tuginevad leeliselisele leelisele, anorgaanilistele hapetele ja ohtlikele kemikaalidele, mis võivad lisada lisandeid. Kriitiliste metallide eraldamine nõuab ka keerukat eraldamist ja sadestamist. Metallide, näiteks koobalti ja liitiumi, taaskasutamine võib aga vähendada reostust, sõltuvust välismaistest allikatest ja tarneahelate ummistumist.
USA energeetikaministeeriumi Oak Ridge'i riikliku labori teadlased on täiustanud meetodit akude lahustamiseks vedelas lahuses, et vähendada protsessis kasutatavate ohtlike kemikaalide hulka. Nende uuring avaldati ajakirjas Energy Storage Materials.
ORNL-i teadlaste väljatöötatud lihtne, tõhus ja keskkonnasõbralik lahendus ületab varasemate meetoditega seotud peamised takistused.
Kasutatud akusid leotatakse orgaanilise sidrunhappe (looduslikult tsitrusviljades leiduv) lahuses, mis on lahustatud etüleenglükoolis, antifriisis, mida tavaliselt kasutatakse tarbekaupades, näiteks värvides ja kosmeetikas. Sidrunhape pärineb jätkusuutlikest allikatest ja on ohutum käsitseda kui anorgaanilised happed. See keskkonnasõbralik lahus pakub äärmiselt tõhusat protsessi metallide eraldamiseks ja ringlussevõtuks aku positiivselt laetud elektroodis ehk katoodis.
„Kuna katood sisaldab kriitilisi materjale, on see iga aku kõige kallim osa, moodustades üle 30 protsendi selle maksumusest,“ ütles ORNL-i aku uurimisrühma liige Yaokai Bai. „Meie lähenemisviis võiks aja jooksul akukulusid vähendada.“ Uuring viidi läbi Oak Ridge'i riikliku labori akude tootmisüksuses, mis on Ameerika Ühendriikide suurim vabaõhuakude uurimis- ja arendusüksus.
Seal välja töötatud töötlemistehnoloogia võimaldab katoodist peaaegu 100% koobaltist ja liitiumist välja leostada ilma süsteemi lisandeid lisamata. See suudab ka metallilahuseid teistest jääkidest tõhusalt eraldada. Mis kõige parem, selle teisejärguline funktsioon on mõne tunni jooksul taaskasutada üle 96% koobaltist ilma täiendavate kemikaalide lisamiseta, mis on happe taseme tasakaalustamiseks sageli keeruline käsitsi teostatav protsess.
„See on esimene kord, kui üks lahendussüsteem katab leostamise ja töötlemise funktsioonid,“ ütles juhtivteadur Lu Yu. „Oli huvitav avastada, et koobalt sadestus ja settis ilma edasise häirimiseta. Me ei oodanud seda.“
Täiendavate kemikaalide vajaduse kaotamine vähendab kulusid ja väldib kõrvalsaaduste või teisese jäätme tekkimist. „Oleme põnevil, et see meie teadlaste väljatöötatud ringlussevõtuprotsess sillutab teed kriitiliste akumaterjalide laiemale ringlussevõtule,“ ütles Ilyas Belharouaq, ettevõtte teadur ja Oak Ridge'i riikliku labori elektrifitseerimisosakonna direktor.
Bai ütles, et sidrunhappe ja etüleenglükooli leostumisomadusi on varem uuritud, kuid see meetod kasutas rohkem hapet ja madalamaid temperatuure ning oli vähem efektiivne.
„Meid üllatas, kui kiiresti see lahusest välja tuli,“ ütles Bai. „Orgaaniliste hapete puhul kulub selleks tavaliselt 10–12 tundi, aga seekord ainult tund.“ Traditsioonilised anorgaanilisi happeid kasutavad lahused on samuti aeglasemad, kuna need sisaldavad vett, mille keemistemperatuur piirab reaktsioonitemperatuuri.
Lisateave: Lu Yu jt, Tõhus eraldamine ja kaasasadestamine lihtsustatud katoodide ringlussevõtuks, Energy Storage Materials (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
Kui märkate trükiviga, ebatäpsust või soovite esitada taotluse selle lehe sisu muutmiseks, kasutage palun seda vormi. Üldiste küsimuste korral kasutage meie kontaktvormi. Üldise tagasiside saamiseks kasutage allolevat avalike kommentaaride jaotist (järgige juhiseid).
Teie tagasiside on meile väga oluline. Suure sõnumite hulga tõttu ei saa me aga garanteerida personaalset vastust.
Teie e-posti aadressi kasutatakse ainult selleks, et teavitada saajaid, kes e-kirja saatis. Ei teie ega saaja aadressi ei kasutata muul eesmärgil. Sisestatud teave kuvatakse teie e-kirjas ja Tech Xplore ei salvesta seda mingil kujul.
See veebisait kasutab küpsiseid navigeerimise hõlbustamiseks, teie teenuste kasutamise analüüsimiseks, reklaamide isikupärastamise andmete kogumiseks ja kolmandate osapoolte sisu pakkumiseks. Meie veebisaiti kasutades kinnitate, et olete lugenud ja mõistate meie privaatsuspoliitikat ja kasutustingimusi.