این مقاله مطابق با رویه‌ها و سیاست‌های ویراستاری Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن تضمین صحت محتوا، بر ویژگی‌های زیر تأکید کرده‌اند:
باتری‌های لیتیوم-یونی ضایعاتی تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها و تعداد فزاینده‌ای از وسایل نقلیه الکتریکی در حال انباشته شدن هستند، اما گزینه‌های بازیافت هنوز تا حد زیادی به سوزاندن یا حل کردن شیمیایی باتری‌های از کار افتاده محدود می‌شوند. روش‌های فعلی می‌توانند مشکلات زیست‌محیطی ایجاد کنند و تولید اقتصادی آنها در مقیاس صنعتی دشوار است.
فرآیندهای سنتی برخی از مواد باتری را بازیافت می‌کنند و به قلیاهای سوزاننده، اسیدهای معدنی و مواد شیمیایی خطرناکی متکی هستند که می‌توانند ناخالصی ایجاد کنند. استخراج فلزات حیاتی نیز نیاز به جداسازی و رسوب‌گذاری پیچیده دارد. با این حال، بازیافت فلزاتی مانند کبالت و لیتیوم می‌تواند آلودگی، وابستگی به منابع خارجی و انسداد زنجیره‌های تأمین را کاهش دهد.
محققان آزمایشگاه ملی اوک ریج وزارت انرژی ایالات متحده، روشی برای حل کردن باتری‌ها در یک محلول مایع ارائه داده‌اند تا میزان مواد شیمیایی خطرناک مورد استفاده در این فرآیند را کاهش دهند. تحقیقات آنها در مجله Energy Storage Materials منتشر شده است.
این راهکار ساده، مؤثر و سازگار با محیط زیست که توسط محققان ORNL توسعه داده شده است، بر موانع عمده‌ای که روش‌های قبلی با آن مواجه بودند، غلبه می‌کند.
باتری‌های استفاده‌شده در محلولی از اسید سیتریک آلی (که به‌طور طبیعی در مرکبات یافت می‌شود) حل‌شده در اتیلن گلیکول، ضدیخی که معمولاً در محصولات مصرفی مانند رنگ‌ها و لوازم آرایشی استفاده می‌شود، خیسانده می‌شوند. اسید سیتریک از منابع پایدار تهیه می‌شود و نسبت به اسیدهای معدنی، حمل و نقل آن ایمن‌تر است. این محلول سازگار با محیط زیست، فرآیندی بسیار کارآمد برای جداسازی و بازیافت فلزات در الکترود با بار مثبت باتری، به نام کاتد، فراهم می‌کند.
یائوکای بای، عضو گروه تحقیقاتی باتری ORNL، گفت: «از آنجا که کاتد حاوی مواد حیاتی است، گران‌ترین بخش هر باتری است و بیش از 30 درصد از هزینه آن را تشکیل می‌دهد. رویکرد ما می‌تواند هزینه‌های باتری را به مرور زمان کاهش دهد.» این مطالعه در مرکز تولید باتری آزمایشگاه ملی اوک ریج، بزرگترین مرکز تحقیق و توسعه باتری در فضای باز در ایالات متحده، انجام شد.
فناوری فرآوری توسعه‌یافته در آنجا امکان استخراج تقریباً ۱۰۰٪ کبالت و لیتیوم از کاتد را بدون ورود ناخالصی به سیستم فراهم می‌کند. همچنین قادر است محلول‌های فلزی را به طور مؤثر از سایر پسماندها جدا کند. از همه بهتر، عملکرد ثانویه آن بازیابی بیش از ۹۶٪ کبالت در عرض چند ساعت بدون افزودن مواد شیمیایی اضافی است که اغلب یک فرآیند دستی پیچیده برای متعادل کردن سطح اسید است.
لو یو، محقق ارشد، گفت: «این اولین بار است که یک سیستم محلول، عملکردهای شستشو و فرآوری را پوشش می‌دهد. جالب بود که متوجه شدیم کبالت بدون هیچ گونه آشفتگی بیشتر، رسوب کرده و ته‌نشین می‌شود. ما انتظار چنین چیزی را نداشتیم.»
حذف نیاز به مواد شیمیایی اضافی، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و از تولید محصولات جانبی یا زباله‌های ثانویه جلوگیری می‌کند. الیاس بلهارواک، محقق شرکت و مدیر بخش برق‌رسانی در آزمایشگاه ملی اوک ریج، گفت: «ما هیجان‌زده‌ایم که این فرآیند بازیافت که توسط دانشمندان ما توسعه داده شده است، می‌تواند راه را برای بازیافت گسترده‌تر مواد حیاتی باتری هموار کند.»
بای گفت که خواص لیچینگ اسید سیتریک و اتیلن گلیکول قبلاً مورد مطالعه قرار گرفته بود، اما این روش از اسید بیشتر و دمای پایین‌تر استفاده می‌کرد و اثربخشی کمتری داشت.
بای گفت: «ما از سرعت خروج آن از محلول شگفت‌زده شدیم. با اسیدهای آلی معمولاً 10 تا 12 ساعت طول می‌کشد، اما این یکی فقط یک ساعت طول کشید.» محلول‌های سنتی با استفاده از اسیدهای معدنی نیز کندتر هستند زیرا حاوی آب هستند که نقطه جوش آن دمای واکنش را محدود می‌کند.
اطلاعات بیشتر: لو یو و همکاران، جداسازی و هم رسوبی کارآمد برای بازیافت ساده کاتد، مواد ذخیره انرژی (2023). DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
اگر با غلط املایی، بی‌دقتی مواجه شدید یا می‌خواهید درخواست ویرایش محتوا را در این صفحه ارسال کنید، لطفاً از این فرم استفاده کنید. برای سوالات عمومی، لطفاً از فرم تماس ما استفاده کنید. برای بازخورد عمومی، از بخش نظرات عمومی در زیر استفاده کنید (دستورالعمل‌ها را دنبال کنید).
بازخورد شما برای ما بسیار مهم است. با این حال، به دلیل حجم بالای پیام‌ها، نمی‌توانیم پاسخ شخصی‌سازی‌شده را تضمین کنیم.
آدرس ایمیل شما فقط برای اطلاع‌رسانی به گیرندگان ایمیل استفاده می‌شود. نه آدرس شما و نه آدرس گیرنده برای هیچ هدف دیگری استفاده نخواهد شد. اطلاعاتی که وارد می‌کنید در ایمیل شما نمایش داده می‌شود و به هیچ وجه توسط Tech Xplore ذخیره نخواهد شد.
این وب‌سایت از کوکی‌ها برای تسهیل پیمایش، تجزیه و تحلیل استفاده شما از خدمات ما، جمع‌آوری داده‌های شخصی‌سازی تبلیغات و ارائه محتوا از اشخاص ثالث استفاده می‌کند. با استفاده از وب‌سایت ما، شما تأیید می‌کنید که سیاست حفظ حریم خصوصی و شرایط استفاده ما را خوانده و متوجه شده‌اید.