Нова рецепта за ефективно, екологично рециклиране на батерии от електромобили предлагат учени

Нов и ефективен начин за рециклиране на метали от изразходвани батерии за електрически автомобили представиха изследователи от Технологичния университет Чалмърс, Швеция. Методът позволява възстановяване на 100 % от алуминия и 98 % от лития в батериите на електрически автомобили. В същото време загубата на ценни суровини като никел, кобалт и манган е сведена до минимум. В процеса не са необходими скъпи или вредни химикали, тъй като изследователите използват оксалова киселина – органична киселина, която може да се намери в растителното царство. Ето какво още съобщават от университета за разработката:

„Досега никой не е успял да намери точните условия за отделяне на толкова много литий с помощта на оксалова киселина, като същевременно се премахне целият алуминий. Тъй като всички батерии съдържат алуминий, трябва да можем да го премахнем, без да загубим другите метали“, казва Леа Рукет, докторант в катедрата по химия и химическо инженерство в Chalmers.

В лабораторията за рециклиране на батерии на Чалмърс Рукет и ръководителят на изследването Мартина Петраникова показват как работи новият метод. Лабораторията е използвала акумулаторни клетки на автомобили и в изпарителния шкаф тяхното пулверизирано съдържание. Това е под формата на фино смлян черен прах, разтворен в прозрачна течност - оксалова киселина. Rouquette произвежда както праха, така и течността в нещо, което напомня на кухненски миксер. Въпреки че изглежда лесно като варенето на кафе, точната процедура е уникален и наскоро публикуван научен пробив. Чрез фина настройка на температурата, концентрацията и времето, изследователите са измислили нова забележителна рецепта за използване на оксалова киселина – екологично чиста съставка, която може да се намери в растения като ревен и спанак.

„Имаме нужда от алтернативи на неорганичните химикали. Едно от най-големите затруднения в днешните процеси е премахването на остатъчни материали като алуминий. Това е иновативен метод, който може да предложи на рециклиращата индустрия нови алтернативи и да помогне за решаването на проблеми, които възпрепятстват развитието“, казва Мартина Петраникова, доцент в катедрата по химия и химическо инженерство в Chalmers.

Обръщане на реда и избягване на загубата

Методът за рециклиране на водна основа се нарича хидрометалургия. В традиционната хидрометалургия всички метали в клетката на EV батерията се разтварят в неорганична киселина. След това премахвате „примесите“ като алуминий и мед. И накрая, можете отделно да възстановите ценни метали като кобалт, никел, манган и литий. Въпреки че количеството остатъчен алуминий и мед е малко, то изисква няколко стъпки на пречистване и всяка стъпка в този процес може да причини загуба на литий. С новия метод изследователите обръщат реда и първо възстановяват лития и алуминия. Така те могат да намалят загубата на ценни метали, необходими за производството на нови батерии.

Последната част от процеса, при която черната смес се филтрира, също напомня варенето на кафе. Докато алуминият и литият завършват в течността, другите метали остават в „твърдото вещество“. Следващата стъпка в процеса е разделянето на алуминий и литий.

„Тъй като металите имат много различни свойства, не смятаме, че ще е трудно да ги разделим. Нашият метод е обещаващ нов път за рециклиране на батерии – маршрут, който определено изисква по-нататъшно проучване“, казва Рукет.

„Тъй като методът може да бъде разширен, се надяваме, че може да се използва в индустрията през следващите години“, добави Петраникова.

Изследователската група на Петраникова е прекарала много години в провеждане на авангардни изследвания в областта на рециклирането на метали, открити в литиево-йонните батерии. Групата участва в различни сътрудничества с компании за разработване на рециклиране на батерии за електрически автомобили и е партньор в големи изследователски и развойни проекти, като проекта Nybat на Volvo Cars и Northvolt.

Повече за изследването

Научната статия "Пълно и селективно възстановяване на литий от EV литиево-йонни батерии: Моделиране и оптимизиране с използване на оксалова киселина като излугващ агент" е публикувана в списанието Separation and Purification Technology. Проучването е проведено от Léa Rouquette, Martina Petranikova и Nathália Vieceli от катедрата по химия и химическо инженерство в Технологичния университет Чалмърс, Швеция.
Изследването е финансирано от Шведската енергийна агенция (52009-1), BASE Batteries Sweden, Vinnova (2019-00064) и експериментите са проведени с използвани батерии за електрически автомобили от Volvo Cars, обработени от Stena Recycling и Akkuser Oy.

Демонстрация на новия и ефикасен метод за рециклиране на метали от акумулатори на електрически автомобили можете да видите ТУК.