С распространением электромобилей и ростом спроса на литий-ионные батареи утилизация аккумуляторных отходов превратилась в серьезную экологическую проблему. Исследователи из Университета Райса под руководством Джеймса Тура разработали инновационный метод переработки, который может произвести революцию в этой области за счет снижения затрат и воздействия на окружающую среду, связанного с этими процессами.
Традиционные методы переработки аккумуляторов основаны на интенсивных термических или химических процессах, которые являются дорогостоящими и загрязняют окружающую среду. Чтобы решить эти проблемы, команда Райса разработала новую методику под названием «флэш-нагрев Джоуля» (FJH). Этот процесс включает в себя пропускание электрического тока через умеренно прочный материал для его быстрого нагрева и превращения в другие вещества.
Применив эту методику, исследователи успешно нагрели отходы аккумуляторов до 2500 кельвинов (около 4040°F) за несколько секунд. В результате такого быстрого нагрева образовались уникальные структуры с устойчивыми сердечниками и магнитными оболочками. Эти магнитные характеристики облегчили отделение и очистку активных материалов батарей.
Во время такого разделения катоды батарей на основе кобальта, широко используемые в электромобилях и связанные с высокими экологическими и социальными издержками, продемонстрировали неожиданную намагниченность во внешних слоях оксида кобальтовой шпинели. Это упростило их извлечение и очистку, в результате чего степень извлечения металла из батарей достигла 98 %. Кроме того, структура аккумуляторных материалов оставалась стабильной, что позволяло повторно использовать их в новых катодах.
Исследование подчеркивает экологические и экономические преимущества этого нового метода по сравнению с традиционными методами разрушительной переработки. Кроме того, процесс FJH может быть интегрирован в непрерывную систему переработки отработанных литий-ионных батарей, предлагая перспективное решение проблемы утилизации аккумуляторных отходов.
Последние работы также показывают, что этот метод может быть использован для эффективной регенерации графитовых анодов из отработанного графита, предлагая комплексное решение для переработки как катодов, так и анодов батарей. Этот процесс, способный производить метрическую тонну материалов в день, может снизить зависимость от вновь добываемых руд для производства литий-ионных батарей.