Проблемы утилизации литийионных аккумуляторов
Переработка батарей — важный этап их жизненного цикла, однако традиционные способы отличаются высокой энергоемкостью и экологическими рисками из-за выделения токсичных веществ. Растущий спрос на электротехнику и электромобили увеличивает объем отработанных источников питания, требуя новых решений.
Ценность катодных материалов
Особый интерес представляют катодные составы вроде LiCoO₂ и многоэлементных оксидов на основе никеля. Их сложная структура и дороговизна делают извлечение экономически оправданным: например, 5-15 тонн старых батарей дают тонну чистого кобальта, заменяя 300 тонн рудного сырья.
Ограничения текущих технологий
Существующие методы переработки, включая высокотемпературное сжигание и химическое выщелачивание, имеют недостатки: неполное извлечение компонентов, образование опасных отходов и высокое энергопотребление. Лабораторные способы прямой переработки пока не внедрены, особенно для никельсодержащих катодов, определяющих ёмкость и долговечность батарей.
Замкнутый цикл переработки
Ученые разработали интегрированный процесс для преобразования обеднённых катодов (NMC111/LMO) в сульфат никеля (NiSO₄) и новый высокоэффективный материал LiNi₀.₈₃Mn₀.₀₆Co₀.₁₁O₂. Технология объединила сильные стороны гидрометаллургии и прямых методов.
Процесс восстановления
После механического дробления и сортировки батарей, катодный порошок обрабатывается раствором серной кислоты и перекиси водорода. Последующий анализ подтвердил высокую чистоту промежуточных продуктов, а конечный состав 83Ni показал производительность, сопоставимую с первичными материалами.
Блестящие результаты
Батареи с восстановленным катодом продемонстрировали ёмкость 2100 мА·ч и сохранили 85% после 867 циклов! Технология обеспечила извлечение 92,31% ценных металлов, сократив энергозатраты на 8,6% и углеродный след на 13,9%.
Универсальность метода позволяет уменьшить зависимость от первичных ресурсов, повысить рентабельность и экологичность производства, открывая перспективы для устойчивого развития энергонакопителей.
Источник: naked-science.ru
