Ученые разработали новые технологии, которые могут снизить затраты на переработку литий-железо-фосфатных батарей на 80-90%.

Наиболеелитиевые батареиВ настоящее время в качестве части катода используют редкий и дорогой металл, называемый кобальтом, но добыча этого материала имеет огромные экологические издержки, сообщают иностранные СМИ.фосфат лития, и новый прорыв может еще больше улучшить экологические свойства катодного материала, который можно вернуть в исходное состояние после использования, используя только часть энергии, используемой в существующих методах.

Исследование, проведенное наноинженерами из Калифорнийского университета в Сан-Диего, было сосредоточено на переработкекатодные батареисделаны из фосфата лития-железа. Избавившись от тяжелых металлов, таких как никель и кобальт, эти типы батарей могут помочь избежать деградации ландшафта и источников воды, где эти материалы добываются, а также воздействия на рабочих опасных условий.

Растущее осознание проблем, связанных с кобальтом, помогло трансформировать отрасль: многие ищут альтернативные конструкции батарей, в том числе такие крупные компании, как IBM и Tesla, которые в этом году начали продавать Model 3 с литий-железо-фосфатными батареями. Эти батареи безопаснее и служат дольше. и дешевле в производстве, но имеют обратную сторону - их дорого перерабатывать после использования.

\"Утилизировать их нерентабельно \", - сказал Чен Чжэн, профессор наноинженерии Калифорнийского университета в Сан-Диего. \"Это та же дилемма, что и пластик: материалы дешевые, но способ вторичной переработки их нет. \"

Прорыв в области восстановления фокусируется на нескольких механизмах разложения литий-железного фосфора.Фатные батареи. По мере их переработки этот процесс вызывает структурные изменения, создавая зазоры в катоде, поскольку ионы лития теряются, а ионы лития и железа обмениваются местами в кристаллической структуре, что улавливает ионы лития и предотвращает их циркуляцию в батарее.

Команда взяла коммерчески доступныелитийПосле этого они разобрали аккумуляторы и замочили полученный порошок в растворе лития и лимонной кислоты, затем промыли его, высушили и нагрели до 60-80 градусов Цельсия. Затем из порошка были изготовлены новые катоды и протестированы в кнопочных и карманных батареях, и команда обнаружила, что их характеристики были восстановлены до исходного состояния.

Это связано с тем, что технология переработки не только пополняетлитиевая батареяионный запас, но также позволяет ионам лития и железа вернуться на свои исходные позиции в структуре катода. Это связано с добавлением лимонной кислоты, которая передает электроны иону железа, уменьшая положительный заряд, который обычно отталкивает ион железа от перемещения в исходное положение. Результатом всего этого является то, чтолитийионы могут быть выпущены и возвращены обратно в аккумулятор.

Согласно исследованию команды, его технология использует на 80-90 процентов меньше энергии и выбрасывает примерно на 75 процентов меньше парниковых газов, чем существующие методы восстановления.литий-ионные фосфатные батареиХотя это хорошее начало, команда говорит, что необходимы дальнейшие исследования для определения общего воздействия на окружающую среду сбора и транспортировки больших количеств этих батарей.

\"Следующая задача - выяснить, как оптимизировать эти процессы \", - сказал г-н Чжэн. \"Это приблизит процесс переработки к промышленному внедрению \".

Исследование былоопубликовано в журнале Joule.