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美國(guó)研究員開發(fā)環(huán)保方法 可降低鋰離子電池回收成本

時(shí)間:2020-11-19 09:35來(lái)源:蓋世汽車 作者:Elisha
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（圖片來(lái)源：ucsd）
 
       據(jù)外媒報(bào)道，加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California San Diego）的納米工程師開發(fā)出一種新工藝，可以使廢舊正極材料恢復(fù)至完好狀態(tài)，更加經(jīng)濟(jì)有效地回收鋰離子電池。比起目前的方法，該工藝采用更加環(huán)保的化學(xué)物質(zhì)，可將能耗降低80-90%，并使溫室氣體排放量減少約75%。
 
       這一工藝特別適用于由磷酸鐵鋰(LFP)制成的正極。LFP電池使用壽命更長(zhǎng)，更安全，并且因?yàn)椴皇褂免捇蜴嚨劝嘿F金屬，與其他鋰離子電池相比，制造成本更低，因此，被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)公共汽車和能源電網(wǎng)，同時(shí)也是特斯拉Model 3的首選電池。該校納米工程教授Zheng Chen表示：“考慮到這些優(yōu)勢(shì)，LFP電池在市場(chǎng)上將比其他鋰離子電池更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但是，類似于塑料回收，這些材料本身很便宜，回收成本卻很高。”
 
       研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)新的低成本回收工藝，可在低溫(60至80攝氏度)和環(huán)境壓力下完成操作，并且耗電量更少。此外，所使用的化學(xué)物質(zhì)，如鋰鹽、氮?dú)�、水和檸檬酸，成本低廉且無(wú)害。研究人員Panpan Xu表示：“整個(gè)回收過(guò)程非常安全，不需要任何特殊的安全措施或設(shè)備，因此可以大幅降低回收成本。”
 
       研究人員首先運(yùn)行商用LFP電池，使其失去一半的儲(chǔ)能能力；然后，將電池拆開，收集正極材料粉末，并將其浸泡在含有鋰鹽和檸檬酸的溶液中；接著，用水沖洗溶液，烘干粉末并加熱；最后，將這些粉末制成新的正極，并在紐扣電池和軟包電池中進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其電化學(xué)性能、化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)可完全恢復(fù)到起初狀態(tài)。
 
       在電池運(yùn)行過(guò)程中，正極發(fā)生的兩類結(jié)構(gòu)變化，會(huì)導(dǎo)致其性能下降。首先是鋰離子流失使正極結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生空位；再是當(dāng)鐵和鋰離子在晶體結(jié)構(gòu)中交換位置時(shí)，鋰離子容易被困住，無(wú)法繼續(xù)在電池中循環(huán)。該工藝通過(guò)補(bǔ)充鋰離子來(lái)恢復(fù)正極結(jié)構(gòu)，使鐵和鋰離子更易于回到原來(lái)位置。后者是通過(guò)檸檬酸完成的，檸檬酸可以起到還原劑的作用，將電子轉(zhuǎn)移到鐵離子上，使它們不帶正電荷，從而將電子排斥力降至最低，讓鐵離子更易回到晶體結(jié)構(gòu)中的原始位置，并釋放鋰離子，使其回到循環(huán)中。
 
       研究人員表示，這一回收過(guò)程的總體能源成本較低。但是，從物流方面考慮，如果要大量收集、運(yùn)輸和處理電池材料，還需要進(jìn)一步研究。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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