Метод устраняет необходимость использования сильных кислот и сложных стадий экстракции, используемых при традиционной переработке.
Джорджина ДжедиковскаЭнергия 
Джорджина Джедиковска 
Исследователи из Южной Кореи разработали новый экологически чистый процесс переработки, позволяющий извлекать более 95 процентов никеля и кобальта из старых аккумуляторов электромобилей с практически идеальной чистотой.
Учёные из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) разработали новый метод переработки. Команда, разработавшая этот метод, уверена, что он может кардинально изменить мировую индустрию литий-ионных аккумуляторов.
В отличие от традиционных процессов мокрой переработки, данная технология основана на селективном электрохимическом разделении с использованием специального многофункционального растворителя. Она также исключает необходимость сложной химической обработки и сокращает образование вредных сточных вод.
«Наш метод позволяет преодолеть давнюю проблему компромисса между чистотой и скоростью извлечения при электрохимическом разделении, предлагая устойчивое и экономически эффективное решение», — пояснил доктор наук Квийонг Ким, профессор кафедры гражданского, городского и экологического строительства института.
Новый подход к переработке аккумуляторов
Часто называемые «городскими рудниками» из-за обилия в них таких важных металлов, как никель (Ni), кобальт (Co) и марганец (Mn), отработанные литий-ионные батареи стали ключевым направлением в глобальном стремлении к восстановлению ресурсов.
Однако присутствие нескольких металлов представляет собой серьёзную проблему для эффективного разделения. Традиционные методы основаны на использовании сильных кислот, таких как серная кислота, а также многоэтапной химической экстракции для их разделения.
Тем не менее, эти методы дорогостоящие, энергоёмкие и приводят к образованию больших объёмов опасных сточных вод и отходов. Чтобы решить эту проблему, учёные UNIST обратились к особому типу растворителя, называемому глубоким эвтектическим растворителем (DES).
Кредит: UNIST
Для исследования учёные использовали растворитель эталин, состоящий из этиленгликоля и хлорид-ионов. Они обнаружили, что этиленгликоль, бесцветная жидкость без запаха, обычно используемая в антифризах, избирательно связывается с ионами никеля.
Хлорид-ионы стабилизируют кобальт, образуя комплексы тетрахлорокобальтата. Исследование показало, что дифференциальная координация приводит к разнице в восстановительных напряжениях металлов.
Такая селективная координация позволила осаждать никель при напряжении –0,45 В, а кобальт – при –0,9 В. Этот процесс создал чёткое электрохимическое окно, позволившее эффективно и точно разделить два металла.
Более чистый путь восстановления
Результаты показали, что группа сохраняла стабильную разницу напряжения между двумя металлами даже в условиях высоких температур 185 градусов по Фаренгейту (85 градусов по Цельсию), при которых координация металлов обычно изменяется.
В результате коэффициент разделения Ni-Co превысил 3000, а извлечение никеля из синтетических смесей превысило 97 процентов.
При применении этого метода к реальным продуктам выщелачивания никель-кобальт-марганцевых (НКМ) батарей удалось достичь чистоты 99,1 процента для никеля и 98,8 процента для кобальта, сохранив при этом показатели извлечения выше 95 процентов.
Кредит: UNIST
Электроосаждение — ещё одно существенное преимущество метода. В этом процессе, при котором на твёрдой поверхности формируется металлическое покрытие, в растворителе естественным образом выделяется хлор.
Это обеспечивает дальнейшее очищение никеля без необходимости дополнительных стадий обработки. Хлорсодержащий раствор можно безопасно нейтрализовать и использовать повторно, что снижает как воздействие на окружающую среду, так и эксплуатационные расходы.
«Это минимизирует использование химикатов и количество сточных вод, способствуя более устойчивой экосистеме переработки аккумуляторов», — заявил Ким в пресс-релизе. Исследование было поддержано Министерством образования, Национальным исследовательским фондом Кореи и UNIST.
Исследование опубликовано в журнале Energy Storage Materials.
Рекомендуемые статьи
Получайте последние новости из мира техники, технологий, космоса и науки — ежедневно на ваш почтовый ящик. Зарегистрируйтесь бесплатно. Подписываясь, вы соглашаетесь с нашими Условиями использования и Политикой.
Вы можете отписаться в любое время.
Sourse: interestingengineering.com
