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研究人員開發(fā)污染物識別方法 促進鋰離子電池回收

時間:2022-02-17 09:34來源:蓋世汽車 作者:Elisha
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       據(jù)外媒報道,作為高功率個人電子產(chǎn)品、電動汽車和電網(wǎng)規(guī)模的主要存儲解決方案,鋰離子電池繼續(xù)主導著市場。為了實現(xiàn)未來的清潔能源目標,研究人員必須針對這些電池開發(fā)安全和可持續(xù)的回收工藝。
(圖片來源:NREL)
 
       據(jù)羅切斯特理工學院(Rochester Institute of Technology)的研究,到2040年,僅電動汽車用的鋰離子電池組,估計就有290萬個將達到其使用壽命的盡頭,不再以峰值容量運行,也就是所謂的“壽命終結(jié)”。美國國家可再生能源實驗室(NREL)致力于優(yōu)化回收過程,以保持鋰離子供應鏈的穩(wěn)定性;并提高回收材料的完整性,從而緩解在電池處理過程中造成的環(huán)境危害。
 
       建立可持續(xù)發(fā)展的回收產(chǎn)業(yè)
 
       為了提高鋰離子電池的易用性和可回收性,NREL與阿貢國家實驗室(ANL)、橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)和幾所大學(美國能源部的鋰離子電池回收技術(shù)研發(fā)中心ReCell Center的成員)達成合作。在此次合作中,NREL在正極再鋰化(relithiation)技術(shù)、粘結(jié)劑去除和回收、黑色物質(zhì)凈化(black mass purification)、供應鏈分析和熱分析技術(shù)方面做出了貢獻。
 
       為了支持這項研究,NREL和ANL展示了一種識別金屬污染物和雜質(zhì)的新方法。這些物質(zhì)在現(xiàn)有回收方法中造成了阻礙。高級儲能工程師Matt Keyser表示:“此項電池回收研究的重點是直接回收,旨在重新利用增值產(chǎn)品。舉例來說,對老化的正極材料進行再鋰化和升級循環(huán),以用于未來的電池。但鋰電池設(shè)計并不是單一的,還有很多工作要做。”
 
       直接回收首先需要粉碎電池,以分離電池組件,而不破壞活性物質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)。由此產(chǎn)生的材料通常稱為黑色物質(zhì),是電池設(shè)計中回收、再生和再利用的理想材料。然而,粉碎過程可能導致金屬雜質(zhì)進入回收電極,所產(chǎn)生的污染物會影響回收電池的性能,這給回收商帶來了挑戰(zhàn)。
 
       綜合的污染物檢測方法
 
       為了精準確定這些雜質(zhì),研究人員結(jié)合電化學分析與等溫微量熱法,以識別每種金屬污染物的“指紋”特征,包括鐵、鋁、銅、硅和鎂。通過這種協(xié)同方法,研究人員能夠確認所存在的污染物,并評估每種金屬雜質(zhì)對回收電極整體性能的影響。
 
       研究負責人Kae Fink表示:“這種創(chuàng)新方法可以檢測到每種污染物的獨特信號。因此,研究人員可以區(qū)分有問題的元素,如鋁或銅;并開發(fā)出特定的方法,以達到回收電池材料的純度標準。”
 
       這些發(fā)現(xiàn)揭示了優(yōu)化直接回收方法的潛力,凸顯回收材料中存在嚴重問題的污染物,為并為去除雜質(zhì)提供了修復和再純化策略。此外,這種分析方法適用于實驗室以外的環(huán)境,為制訂行業(yè)范圍回收材料質(zhì)量控制指標提供了信息,并將促進升級再造鋰離子電池的發(fā)展。
 
(責任編輯:子蕊)
文章標簽: 電池回收 鋰離子電池
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