鉅大LARGE | 點擊量：353次 | 2023年07月24日
鋰離子電池回收如何才能更經(jīng)濟？科學家消除障礙，且純度能達95% 以上
我們?nèi)绾问闺姵鼗厥站哂谐杀拘б?？ReCell中心的科學家們朝著這個目標又邁進了一步。
鋰離子電池是我們現(xiàn)在和未來技術的引擎。它們?yōu)樵絹碓绞軞g迎的便攜式電子產(chǎn)品供電，例如智能手機、筆記本電腦和電動汽車(EV)。但是鋰離子電池的使用越來越多，尤其是在汽車中，已經(jīng)超過了回收它們的技術。現(xiàn)在，總部位于美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室的美國首個先進電池回收研究與開發(fā)中心ReCell中心的科學家們?nèi)〉昧艘豁楆P鍵發(fā)現(xiàn)，消除了阻礙制造的最大障礙之一，使回收鋰離子電池在經(jīng)濟上可行。
目前使用的回收工藝能夠以對電池制造商而言價值較低的形式回收金屬。一個巨大的問題迫在眉睫：研究人員預計，在不到十年的時間里，每年將有200萬噸來自電動汽車的報廢鋰離子電池退役。報廢電動汽車電池的數(shù)量目前很少，但隨著舊款車型的使用壽命結(jié)束，這一數(shù)量即將大幅增加——而當前的回收基礎設施還沒有為大量涌入做好準備。
ReCell團隊的一部分密歇根理工大學(MTU)的研究人員開發(fā)了一種創(chuàng)新工藝，用于分離構成陰極（電池帶正電的電極）的有價值材料。
阿貢材料工程研究中心的科學家正在擴大MTU的創(chuàng)新分離工藝，為大規(guī)?；厥针妱悠囯姵劁伷降缆贰Ｓ捎陔妱悠囯姵氐恼龢O材料因汽車制造商和生產(chǎn)年份而異，回收商必須采用鋰金屬氧化物的混合物——鈷酸鋰、鎳錳鈷酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸鐵鋰等?！⑺鼈兎珠_，以便重復使用這些材料。那個曾經(jīng)不可能完成的任務突然變得可行了。
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-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在同行評審的科學雜志《能源技術》上發(fā)表的一篇新論文中，MTU和ReCell研究人員詳細介紹了他們的發(fā)現(xiàn)：一種使用稱為泡沫浮選的舊工藝的新方法來分離單個陰極材料的方法。
多年來，采礦業(yè)使用泡沫浮選來分離和提純礦石，根據(jù)材料是排斥水和漂浮，還是吸水和沉沒，泡沫浮選在浮選罐中分離材料。通常陰極材料會下沉，這使得它們難以相互分離。鋰鎳錳鈷氧化物(NMC111)和鋰錳氧化物(LMO)也是如此，ReCell團隊在其實驗中使用了兩種常見的電動汽車電池陰極材料。研究人員發(fā)現(xiàn)，可以通過引入一種使目標材料排斥水的化學物質(zhì)使其中一種陰極材料NMC111漂浮來實現(xiàn)分離。
一旦陰極材料被分離，研究人員通過測試確定該過程對材料的電化學性能的影響可以忽略不計。兩者都具有高純度水平（95%或更高）。
這非常重要，阿貢的材料科學家、該研究的合著者杰西卡達勒姆說，因為如果電池行業(yè)要購買回收的陰極材料以在新電池中重復使用，他們不會犧牲純度。
該研究與ReCell中心的使命有關，即推進能源密集度較低的處理方法并捕獲有價值的材料以進行直接回收——在不破壞化學結(jié)構的情況下直接回收、再生和再利用電池組件。該中心是阿貢、美國能源部國家可再生能源實驗室和橡樹嶺國家實驗室、密歇根理工大學、加州大學圣地亞哥分校和伍斯特理工學院的合作項目。
ReCell的發(fā)現(xiàn)有望產(chǎn)生廣泛的影響，例如降低回收鋰離子電池的成本；刺激報廢鋰離子電池有利可圖的回收市場的增長；為生產(chǎn)者和消費者降低電動汽車的成本；使美國能夠在全球電池回收行業(yè)中競爭；通過增加使用國內(nèi)回收電池材料來加強美國的能源獨立；并減少美國對外國材料來源的依賴。
但就目前而言，ReCell中心團隊正專注于逐步創(chuàng)建一個經(jīng)濟上可行的完整的鋰離子電池回收過程。只有這樣，它才會被廣泛采用。
無論使用何種方法進行這種回收，回收商都必須能夠從中獲利，達勒姆說，我們正在將這些步驟放在一起，因為我們知道，最終整個過程都必須是有利可圖的。
