Учёные Университета Лестера разработали новый метод извлечения ценных металлов из отходов литий-ионных аккумуляторов, используя смесь воды и растительного масла. Технология позволяет очищать «чёрную массу» – низкоценную смесь анодных, катодных и других материалов – за несколько минут при комнатной температуре. Ключ к успеху – использование наноэмульсий, созданных из микроскопических капель масла в воде с помощью ультразвука.

Принцип работы метода основан на том, что нанокапли масла прилипают к частицам графита в отходах, действуя как «клей», связывающий гидрофобные частицы графита в крупные масляно-графитовые конгломераты. Эти масляно-графитовые соединения плавают на поверхности воды, оставляя ценные оксиды лития, никеля и кобальта в чистом виде. Конгломераты легко удаляются, позволяя извлечь металлы в форме, пригодной для производства новых аккумуляторов.

Применение технологии к коммерческим образцам «чёрной массы» эффективно для их очистки, независимо от источника материала. Источник: University of Leicester

Существующие методы переработки термическую обработку для сжигания графита, что увеличивает углеродный след цепочки создания стоимости электромобилей, а также концентрированные едкие кислоты, которые возвращают ценные оксиды металлов аккумуляторного качества к менее ценным исходным материалам, из которых изначально была изготовлена батарея.

Разработанная в Лестере технология эмульсии позволяет осуществлять короткоцикловую переработку литий-ионных аккумуляторов. Кристаллическая структура извлечённого материала не разрушается в этом процессе, что позволяет повторно использовать восстановленный материал непосредственно в новых аккумуляторных элементах, в отличие от пиро- и гидрометаллургических методов. Это потенциально может сделать цепочку поставок аккумуляторов более устойчивой и дешёвой.

В мире насчитывается около 40 миллионов электромобилей и примерно 10 миллиардов активных мобильных устройств, работающих на литий-ионных аккумуляторах. Однако существующие аккумуляторные блоки не разрабатываются с учётом их последующей переработки, что создаёт экологические проблемы.

Университеты Лестера и Бирмингема сотрудничают в рамках проекта InnovateUK ReBlend, создавая пилотную линию для переработки десятков килограммов «чёрной массы» в час. Цель – продемонстрировать, что такая короткоцикловая переработка может быть экономически эффективной для получения материала аккумуляторного качества для новых элементов.

Новая технология имеет потенциал для улучшения процесса переработки аккумуляторов, что важно в контексте растущего спроса на электромобили и портативную электронику. Использование доступных материалов делает метод привлекательным с точки зрения экономической эффективности и экологичности.

Успешное внедрение этой технологии может стать важным шагом в создании более устойчивой цепочки поставок для производства аккумуляторов, что особенно актуально в свете глобальных усилий по переходу к экологичным источникам энергии и транспорту.

Подробнее на iXBT