1. Litiumrautafosfaatin kierrätyksen jälkeiset saastumisongelmat
Akkujen kierrätysmarkkinat ovat valtavat, ja asiaankuuluvien tutkimuslaitosten mukaan Kiinan käytöstä poistettujen akkujen kokonaismäärän odotetaan nousevan 137,4 MWh:iin vuoteen 2025 mennessä.
Ottaminen litium-rautafosfaattiparistotEsimerkiksi käytöstä poistettujen akkujen kierrätykseen ja hyötykäyttöön on pääasiassa kaksi tapaa: toinen on kaskadihyötykäyttö ja toinen purkaminen ja kierrätys.
Kaskadikäytöllä tarkoitetaan litiumrautafosfaattiakkujen käyttöä, joiden jäljellä oleva kapasiteetti purkamisen ja rekombinaation jälkeen on 30–80 %, ja niiden soveltamista matalan energiatiheyden alueilla, kuten energian varastoinnissa.
Purkaminen ja kierrätys, kuten nimestä voi päätellä, viittaa litiumrautafosfaattiakkujen purkamiseen, kun jäljellä oleva kapasiteetti on alle 30 %, ja niiden raaka-aineiden, kuten litiumin, fosforin ja raudan, talteenottoon positiivisessa elektrodissa.
Litiumioniakkujen purkaminen ja kierrätys voi vähentää uusien raaka-aineiden louhintaa ympäristön suojelemiseksi ja sillä on myös suuri taloudellinen arvo, mikä vähentää huomattavasti kaivoskustannuksia, valmistuskustannuksia, työvoimakustannuksia ja tuotantolinjojen suunnittelukustannuksia.
Litiumioniakkujen purkaminen ja kierrätys koostuu pääasiassa seuraavista vaiheista: ensin kerätään ja luokitellaan jätelitium-akut, sitten akut puretaan ja lopuksi erotellaan ja jalostetaan metallit. Toimenpiteen jälkeen talteenotettuja metalleja ja materiaaleja voidaan käyttää uusien akkujen tai muiden tuotteiden valmistukseen, mikä säästää merkittävästi kustannuksia.
Nyt kuitenkin useat akkujen kierrätysyritykset, kuten Ningde Times Holding Co., Ltd:n tytäryhtiö Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., kohtaavat hankalan ongelman: akkujen kierrätys tuottaa myrkyllisiä sivutuotteita ja päästää ilmaan haitallisia epäpuhtauksia. Markkinat tarvitsevat kiireellisesti uusia teknologioita akkujen kierrätyksen saasteiden ja myrkyllisyyden vähentämiseksi.
2.LBNL löysi uusia materiaaleja ratkaisemaan akkujen kierrätyksen jälkeiset saasteongelmat.
Äskettäin yhdysvaltalainen Lawrence Berkeleyn kansallinen laboratorio (LBNL) ilmoitti löytäneensä uuden materiaalin, jolla voidaan kierrättää litiumioniakkuja pelkällä vedellä.
Lawrence Berkeleyn kansallinen laboratorio perustettiin vuonna 1931, ja sitä hallinnoi Kalifornian yliopisto Yhdysvaltain energiaministeriön tiedeosastolle. Se on voittanut 16 Nobel-palkintoa.
Lawrence Berkeleyn kansallislaboratorion keksimä uusi materiaali on nimeltään Quick-Release Binder. Tästä materiaalista valmistetut litiumioniakut ovat helposti kierrätettäviä, ympäristöystävällisiä ja myrkyttömiä. Ne tarvitsee vain purkaa ja laittaa emäksiseen veteen ja ravistaa varovasti tarvittavien alkuaineiden erottamiseksi. Sitten metallit suodatetaan vedestä ja kuivataan.
Verrattuna nykyiseen litiumioniakkujen kierrätykseen, jossa akkuja silputaan ja jauhataan, minkä jälkeen ne poltetaan metallin ja alkuaineiden erottamiseksi, sillä on vakavaa myrkyllisyyttä ja huono ympäristönsuojelun taso. Uusi materiaali on verrattuna siihen kuin yö ja päivä.
Syyskuun lopulla 2022 tämä teknologia valittiin yhdeksi sadasta maailmanlaajuisesti vuonna 2022 kehitetystä vallankumouksellisesta teknologiasta R&D 100 Awards -palkinnoissa.
Kuten tiedämme, litiumioniakut koostuvat positiivisista ja negatiivisista elektrodeista, erottimesta, elektrolyytistä ja rakennemateriaaleista, mutta se, miten nämä komponentit on yhdistetty litiumioniakuissa, ei ole hyvin tiedossa.
Litiumioniakuissa kriittinen materiaali, joka ylläpitää akun rakennetta, on liima.
Lawrence Berkeleyn kansallislaboratorion tutkijoiden löytämä uusi pikasidosaine on valmistettu polyakryylihaposta (PAA) ja polyetyleeni-imiinistä (PEI), jotka ovat yhteydessä toisiinsa positiivisesti varautuneiden typpiatomien ja PAA:n negatiivisesti varautuneiden happiatomien välisillä sidoksilla.
Kun pikaliima-ainetta laitetaan natriumhydroksidia (Na+OH-) sisältävään emäksiseen veteen, natriumionit tunkeutuvat yhtäkkiä liimakohtaan ja erottavat kaksi polymeeriä toisistaan. Erotetut polymeerit liukenevat nesteeseen ja vapauttavat kaikki niihin upotetut elektrodikomponentit.
Kustannusten osalta litiumparistojen positiivisten ja negatiivisten elektrodien valmistuksessa tämän liiman hinta on noin kymmenesosa kahden yleisimmin käytetyn liiman hinnasta.
Julkaisun aika: 25. huhtikuuta 2023