Аннотация:
В условиях быстрого роста числа владельцев электромобилей во всем мире переработка и переработка отработанных аккумуляторов стала основной проблемой промышленной экологии. Группа ученых недавно успешно разработала новую технологию прямого ремонта, которая может восстановить электрические характеристики стареющих батарей до более чем 95% их первоначальной емкости без полного разрушения и разборки их на исходные элементы.
Ожидается, что это достижение не только значительно снизит стоимость переработки и энергопотребление вышедших из эксплуатации аккумуляторов, но также откроет более эффективный и экологически чистый технический путь переработки аккумуляторов электромобилей.
После тысяч циклов зарядки и разрядки традиционных литий-ионных аккумуляторов емкость аккумулятора необратимо снижается из-за структурного повреждения материалов положительных и отрицательных электродов и постоянного потребления активных ионов лития. Текущие основные методы переработки в промышленности в основном основаны на технологиях гидрометаллургии или пирометаллургии, то есть с помощью строгих процессов, таких как высокотемпературная плавка или сильнокислотное выщелачивание, использованные батареи полностью разлагаются и извлекаются ключевые металлы, такие как литий, никель и кобальт. Эта традиционная модель дробления, демонтажа и переработки не только потребляет чрезвычайно много энергии и производит большие выбросы углекислого газа, но также требует сложных процессов химической обработки и высоких общих затрат.
Чтобы решить эту проблему, исследователи сосредоточили свои исследования на технологии «прямой регенерации». Благодаря углубленному анализу микрофизических и химических механизмов деградации батареи исследовательская группа разработала сложный процесс прямого ремонта. Этот метод не требует глубокого химического повреждения батареи, а непосредственно воздействует на устаревшие или сильно ослабленные материалы полюсов батареи. Путем направленного восполнения утраченных активных ионов лития и использования специальной термообработки и восстановления структуры поверхности поврежденная кристаллическая структура электрода может быть восстановлена на месте, тем самым позволяя стареющему материалу батареи восстановить новую зарядную и разрядную активность.
Экспериментальные данные показывают, что электрохимические характеристики полюсных наконечников батареи, обработанных этим процессом прямого ремонта, были значительно улучшены, емкость батареи была успешно восстановлена примерно до 95% от исходного состояния, а общая стабильность цикла и показатели безопасности в основном достигли стандартов новых заводских батарей. Устраняя утомительные этапы полного восстановления материалов до элементарных металлов, эта технология значительно сокращает процесс переработки, значительно снижает использование химических реагентов и потребление энергии, а также значительно сокращает общий цикл переработки и экономические затраты.
Отраслевые эксперты отметили, что, хотя эта технология все еще сталкивается с инженерными проблемами, такими как проверка согласованности использованных батарей и автоматическая поддержка разборки и сборки от лабораторных до крупномасштабного промышленного применения, продемонстрированные ею значительные преимущества имеют широкие перспективы развития. Поскольку в будущем в цепочку поставок вернутся все больше вышедших из эксплуатации аккумуляторов, использующих технологию прямого ремонта, это не только эффективно снизит нагрузку на поставки основных минеральных ресурсов, таких как литий, но и значительно сократит выбросы углекислого газа в течение всего жизненного цикла электромобилей, придав мощный импульс строительству экологически чистой и устойчивой системы переработки для глобальной автомобильной промышленности, работающей на новых источниках энергии.
Комментарии