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科学家发明浮选槽技术处理分离电池材料便于回收利用

  电动汽车的日益普及对地球来说无疑是件好事,但随着越来越多的电动汽车上路,有一个问题也随之而来。电动汽车中使用的锂离子电池不会永远存在,在未来十年中,大量损耗到无法使用的电池将使我们目前回收它们的能力遭遇挑战。 科学家们已经取得了一项突破,可能会给这些努力带来推动力,他们展示了如何利用浮选槽来轻松分离一些珍贵的电池材料,以便重新使用。

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  作为ReCell先进电池回收中心的一部分,这项研究由密歇根技术大学(MUT)的科学家领导,旨在利用采矿业中常用的技术来分离和净化矿石。这被称为泡沫浮选,它涉及将材料放在浮选槽中,并根据它们是排斥水而漂浮,还是吸收水而下沉而分离。

  但这种方法并不完美因为构成阴极成分的材料,如常用的镍锰钴锂氧化物(NMC111)和锂锰氧化物(LMO)通常都会下沉。MTU团队对此设计了一个解决方案,涉及对水进行温和的化学处理,这使得NMC11反而会浮起来。

  "电池阴极材料的分离主要发生在水中,"共同作者和材料科学家Jessica Durham解释说。"这个过程不需要使用大量的危险化学品,而这些化学品在摆脱废物方面是具有挑战性和昂贵的。"

  随着阴极材料的分离,科学家们随后进行了测试,以确定其电化学性能,发现分离过程在这方面的影响可以忽略不计。两者都保持了95%或以上的高纯度水平,Durham说这对回收材料的潜在买家来说是至关重要的。

  这项技术是在一个台式浮选槽中演示的,每升(0.26加仑)水处理20至150克(0.7至5.3盎司)的阴极材料。ReCell团队总部所在的阿贡国家实验室的科学家们随后将其放大到一个10升(2.6加仑)的水箱,能够在一小时内处理超过1公斤(2.2磅)的阴极材料。

  Durham告诉我们:"这涉及到从基准规模槽中使用的条件开始,优化条件以在浮选柱中选择性地分离阴极材料。浮选柱是一个连续的操作,类似于工业中使用的状况,材料和水的浆液不断地被送入系统,分离的阴极被从泡沫和尾矿溢流中收集。"

  这一突破标志着有效分离这些有价值的材料的努力迈出了重要一步,但在整个回收过程中,这只是链条中的一个环节。阴极以外的其他材料也需要被分离和/或回收,如电解质和阳极,然后所有这些材料都需要被升级循环到一个功能性的储能系统。Durham说ReCell团队正在单独处理这些步骤,而挑战将是把它们串联起来,形成一个有利可图的回收过程。

  "ReCell中心的研究人员目前正在扩展不同的回收步骤,并将它们拼凑起来,以产生具有良好性能的回收材料,"Durham说。"不仅回收过程要有价值,而且升级的材料必须能够被工业界接受和使用,才能使锂离子电池回收获得成功。"

  这项研究发表在《能源技术》杂志上。

  了解更多:

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ente.202100468

  【来源:cnBeta.COM】

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