鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:307次 | 2024年01月09日
南洋理工:用垃圾果皮"救活"廢舊電池
人類文明的不斷推進(jìn)給地球帶來了沉重的負(fù)擔(dān),據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示,全球每年出現(xiàn)13億噸食物垃圾和5000萬噸電子垃圾。
食物垃圾處理起來比較容易,但是電子垃圾卻往往令人頭痛。廢舊電池通常經(jīng)過極端加熱(超過500°C)進(jìn)行處理,以冶煉出一些貴重的金屬,但是這一過程往往會(huì)散發(fā)出有害有毒氣體。
近日,新加坡南洋理工大學(xué)的科學(xué)家們開發(fā)了一種新方法,利用果皮廢料從廢舊鋰離子電池中提取出重金屬,并利用這些重金屬制造出新的鋰離子電池。這項(xiàng)研究的結(jié)果發(fā)表在《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》上。
通過這種方法處理廢舊電池,不僅可以解決食物垃圾和電子垃圾的問題,并且該過程不會(huì)出現(xiàn)有害氣體,同時(shí)出現(xiàn)的固體殘留物也被認(rèn)為是無毒的,這表明該方法對(duì)環(huán)境無害。
南洋理工大學(xué)的研究人員表示,正在做進(jìn)一步的研究,以優(yōu)化這些由回收材料制成的新型電池的充放電循環(huán)性能。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
棘手的廢舊電池回收難題
廢舊電池對(duì)環(huán)境影響巨大。科學(xué)調(diào)查表明,一顆普通電池被丟棄在大自然后,可以污染60萬升水,相當(dāng)于一個(gè)人一生的用水量,而我國(guó)每年要消耗這樣的電池大約70億只。
不僅僅是我國(guó),這樣的問題同樣困擾著世界其他地方。因此,世界各地的研究人員都在研究各種處理廢舊電池的方法。
比如目前正在探索使用強(qiáng)酸溶液或弱酸溶液與過氧化氫提取金屬的替代方法,但這些方法仍會(huì)出現(xiàn)二次污染物,構(gòu)成健康和安全風(fēng)險(xiǎn),或依賴于危險(xiǎn)且不穩(wěn)定的過氧化氫進(jìn)行處理。
通過工業(yè)方法回收出現(xiàn)有害污染物的電池廢料,即利用水作為提取溶劑的濕法冶金方法,正日益作為一種可能的替代方法加以探索。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
這一過程首先將廢舊電池粉碎,形成一種被稱為黑色物質(zhì)的粉碎材料,然后,通過高溫將其溶解在強(qiáng)酸、弱酸及其他化學(xué)物質(zhì)(如過氧化氫)的混合物中,從黑色物質(zhì)中提取出有價(jià)值的金屬。
關(guān)于這種方式,南洋理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院和生物科學(xué)學(xué)院的DaltonTay助理教授表示,雖然相關(guān)于傳統(tǒng)方法而言這種方法更為環(huán)保,但是在工業(yè)規(guī)模上使用此類強(qiáng)化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)出現(xiàn)大量的二次污染物,構(gòu)成重大的安全和健康風(fēng)險(xiǎn)。
而在這項(xiàng)最新論文中,研究小組發(fā)現(xiàn),將經(jīng)過烤箱干燥并磨成粉末的橙皮與柑桔類水果中發(fā)現(xiàn)的一種弱有機(jī)酸——檸檬酸結(jié)合使用,可以達(dá)到相同的目標(biāo)。
低成本、可持續(xù)的方法
在實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)中,研究小組發(fā)現(xiàn),他們的方法成功地從廢舊鋰離子電池中提取了大約90%的鈷、鋰、鎳和錳,這一效果與使用過氧化氫的方法相當(dāng)。
論文作者、南洋理工大學(xué)能源研究所ChorYongTay解釋道,這種方法的關(guān)鍵在于橘皮中的纖維素,在提取過程中,它被加熱后會(huì)轉(zhuǎn)化為糖。這些糖能促進(jìn)從電池廢料中回收金屬。
橘皮中天然存在的抗氧化劑,如類黃酮和酚酸,也有助于這種增強(qiáng)用途。更為重要的是,這種工藝出現(xiàn)的固體殘留物被發(fā)現(xiàn)是無毒的,這表明該方法對(duì)環(huán)境無害。
而且從回收的材料中,該研究團(tuán)隊(duì)組裝出新的鋰離子電池,顯示出與商用電池相似的充電能力。
研究人員表示,這表明新技術(shù)“在工業(yè)意義上回收廢舊鋰離子電池實(shí)際上是可行的”。進(jìn)一步的研究正在進(jìn)行中,以優(yōu)化這些由回收材料制成的新型電池的充放電循環(huán)性能。