通过将其拉过超声波装置一次,该铜片就去除了黑色石墨和活性成分涂层。
英国法拉第研究所发布超声波锂电池回收技术,比传统方法快 100倍,回收效率提升近50%。
01锂电池的广阔市场
随着我国新能源汽车市场的扩大,动力型锂电池需求量将会有大幅提升,同时,手机、电动车、电动工具等行业的快速发展,锂电池的需求将会不断增长。
2020年全国锂离子电池产量188.45亿只。
随着国家“碳中和”,“碳达峰”的目标提出,锂电池市场在未来几十年中会持续高速扩大。
电池中重金属,废酸,废碱等电解质溶液如不经处理直接抛弃到我们的生活环境或者由不正规单位的违规处理,将对我们的水源,土壤造成巨大的污染。
锂电池回收利用的关键在于从阴极中回收活性材料,其中包含设备的大部分贵金属,如镍、锰、钴。
02现有的回收技术
目前主流的电池回收技术有湿法冶金法和火法冶金法两种。
湿法冶金法,将电池焚烧,回收氯化铵、氯化亚汞等物质,然后将焚烧物溶于强酸,用电解法回收金属。
火法冶金法,在较低的温度下,加热废干电池,先使汞挥发,然后在较高的温度下回收锌和其它重金属。
锂离子电池处理工艺为湿法冶金法,过程中会产生大量能源消耗,有毒固废的排放。
03超声波锂电池回收技术
英国法拉第研究所米德兰兹的团队提出了一种新的回收模式,并在Green Chemistry 上的论文《使用高强度超声处理的锂离子电池回收》中发表了他们的发现。
研究团队将电极浸没在去离子水的溶液中,并以小于 3 毫米的距离移过同样浸没的超声波发生器。使用这种方法清洁电极片大约需要 10 秒钟,这意味着在给定时间内可以处理的材料量提高了大约 100倍。研究人员在实验中回收了99.5% 的阳极和阴极活性材料,目前使用硫酸溶液的湿法冶金工艺实现了约 67% 的活性材料回收效率。
主导这项研究的安德鲁·阿博特说: “该技术的最初使用很可能将使用来自电池制造设施的生产废料作为原料,并将回收材料直接送回电池生产线,可能在同一地点。这可能是电池回收的真正重大变革。”
成本方面,超声波回收每 150 克回收电极材料的成本约为 0.10 美元,但锂电池的前期处理成本会更高,因为锂电池的拆卸需要非常小心,而且需要将完整的电极片送入超声波设备。
研究人员补充说,5-20% 的电池废料是生产废料,不需要拆卸。
据法拉第研究所团队称,超声波回收技术已经合适商业应用。
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