我国科学院北京纳米动力与体系研究所王中林院士、唐伟研究员团队将资料触摸起电这一物理现象与催化学科穿插交融,提出触摸电致催化新机制并开展了一种绿色、经济、高功率的锂电池收回技能。在锂电池及各种贵金属收回范畴展现出杰出的远景。近来,相关论文在《天然-动力》宣布。
锂离子电池(LIBs)作为现在首要的储能技能,大范围的使用于各类电子设备和可再次出产的动力存储范畴,是咱们正常的日子和动力工业必需品。跟着“双碳”方针的提出,人们对锂离子电池的需求持续增加,而锂和钴的需求也相应剧增。
一方面,锂电池中锂、钴含量远高于矿石,收回废电池比新建锂矿、钴矿具有更高的经济价值。另一方面,估计到2030年,全球抛弃锂离子电池将到达200万吨/年,若无法妥善处理,将带来严峻环境问题,对大众健康构成极大要挟。因而,收回废旧锂电中的金属元素具有严重的环境、社会和经济含义。
现在,锂电池收回办法首要有火法收回、湿法收回和直接收回法。火法收回的反响温度高于一千摄氏度,会发生毒性气体,需求额定的处理,并且得到的合金和炉渣仍需经过“湿收回”工艺别离收回,尽管简略但本钱过高;直接收回法虽能生成用于电池的电极粉末,但前期需求对电池进行归类,对电池的状况、电极资料的组成等进行准确的剖析,然后定制化添加锂源,因而不具备普适性,难以大规模运用;湿法冶金作为商业浸出工艺,具有收回功率高,金属纯度高的优势,但需求参加复原剂,而复原剂作为消耗品会明显地添加本钱。因而,有必要开发一种高效、经济、绿色的湿法收回办法,以满意锂离子电池指数级增加的需求。
“为完成锂电池绿色、经济收回,咱们提出触摸电致催化收回锂电池的新机制。”唐伟告知《我国科学报》,“该办法以二氧化硅(日常日子中常见的沙子首要成分)作催化剂,以机械能为驱动,使用其与水触摸起电发生的电子搬运诱导发生超氧自由基、过氧化氢等活性物质来复原电极粉末中高价态的金属,以此来完成锂、镍、锰、钴等金属的有用浸出。”
试验标明,在90 ℃,超声6小时条件下,钴酸锂电池中锂的浸出率到达100%,钴的浸出率达92.19%。关于三元锂电池,在70 ℃,6小时条件下,锂、镍、锰、钴的浸出功率分别为94.56%、96.62%、96.54%和98.39%。
“二氧化硅无需任何化学修饰,作为介电粉末催化剂本钱低价,契合大规模商业使用需求。并且只需经过简略离心别离就收回,然后循环使用削减相关本钱。这项工艺有助于进一步开发绿色,高效,经济的锂电池收回及电子废物中贵金属收回的工艺。”唐伟说。