Переработка литий-ионных аккумуляторов сегодня остаётся дорогим и не всегда экологичным процессом. Классические методы вроде кислотного выщелачивания и плавки требуют энергии, реагентов и дают химические отходы.
Команда учёных из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне предложила более простой и потенциально рентабельный способ извлечения лития из отработанных батарей.
От старой батареи к «рассолу» с литием
На первом шаге исследователи под руководством профессора Сяо Су разбирают отработанные литий-ионные аккумуляторы и погружают их компоненты в органический растворитель.
В результате получается жидкость, похожая на концентрированный «рассол», в котором содержатся:
- литий,
- другие металлы из катода и анода,
- примеси от исходных материалов.
Задача — выбрать из этого коктейля именно литий и сделать это дёшево.
Электрод-губка: выбирает только литий
Для селективного извлечения лития учёные создали специальный электрод на основе сополимера. Его молекулы устроены так, что:
- одна часть структуры связывает и удерживает ионы лития;
- другая часть реагирует на электрический ток.
Когда к системе подают напряжение, электрод начинает работать как губка для лития:
- из раствора извлекаются именно ионы лития,
- другие компоненты в основном остаются в жидкости.
После смены режима или цикла литий можно снять с электрода и получить в более чистом виде. При этом материал электрода сохраняет проводимость более чем 500 циклов работы.
Сколько это стоит и почему это важно
Авторы оценили себестоимость получаемого таким образом лития примерно в 12,70 доллара США за килограмм. Для сравнения:
- кислотное выщелачивание обходится в 81–462 $/кг и создаёт химические отходы;
- плавильные процессы стоят 36–126 $/кг и хуже отделяют литий от других металлов.
При этом средняя мировая цена лития — около 13,17 $/кг. То есть переработка по новой методике уже конкурирует с прямой покупкой сырья, а в перспективе может оказаться даже выгоднее.
Переработка вместо добычи: что дальше
Пока технология находится на уровне концепции и лабораторных испытаний, но исследователи считают, что:
- метод можно масштабировать до промышленного уровня;
- оптимизация процессов позволит ещё снизить стоимость;
- новая схема переработки поможет уменьшить нагрузку на добычу лития и сократить отходы от старых аккумуляторов.
Если такие подходы удастся внедрить в индустрию, «мёртвые» аккумуляторы превратятся из проблемы утилизации в ценный источник сырья, а цепочка производства батарей станет более замкнутой и устойчивой.