1. Milieuproblemen na het recyclen van lithiumijzerfosfaat
De markt voor het recyclen van accu's voor elektrische voertuigen is enorm, en volgens relevante onderzoeksinstellingen zal de totale hoeveelheid afgedankte accu's in China naar verwachting in 2025 oplopen tot 137,4 MWh.
Nemen lithium-ijzerfosfaatbatterijenEr zijn bijvoorbeeld hoofdzakelijk twee manieren om afgedankte accu's te recyclen en te hergebruiken: de ene is cascade-hergebruik en de andere is demontage en recycling.
Cascade-utilisatie verwijst naar het gebruik van lithium-ijzerfosfaatbatterijen met een resterende capaciteit van 30% tot 80% na demontage en recombinatie, en de toepassing ervan in gebieden met een lage energiedichtheid, zoals energieopslag.
Demontage en recycling, zoals de naam al suggereert, verwijst naar het demonteren van lithium-ijzerfosfaatbatterijen wanneer de resterende capaciteit minder dan 30% bedraagt, en het terugwinnen van de grondstoffen, zoals lithium, fosfor en ijzer in de positieve elektrode.
Het demonteren en recyclen van lithium-ionbatterijen kan de behoefte aan nieuwe grondstoffen verminderen, het milieu beschermen en heeft bovendien een grote economische waarde, doordat de mijnbouwkosten, productiekosten, arbeidskosten en de kosten voor de inrichting van productielijnen aanzienlijk worden verlaagd.
Het demonteren en recyclen van lithium-ionbatterijen bestaat hoofdzakelijk uit de volgende stappen: eerst het verzamelen en sorteren van afgedankte lithiumbatterijen, vervolgens het demonteren van de batterijen en ten slotte het scheiden en raffineren van de metalen. Na deze bewerking kunnen de teruggewonnen metalen en materialen worden gebruikt voor de productie van nieuwe batterijen of andere producten, wat aanzienlijke kostenbesparingen oplevert.
Echter, ook een groep bedrijven die zich bezighouden met batterijrecycling, zoals Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., een dochteronderneming van Ningde Times Holding Co., Ltd., kampt met een lastig probleem: batterijrecycling produceert giftige bijproducten en stoot schadelijke stoffen uit. De markt heeft dringend behoefte aan nieuwe technologieën om de vervuiling en toxiciteit van batterijrecycling te verminderen.
2. LBNL heeft nieuwe materialen gevonden om de milieuproblemen na het recyclen van batterijen op te lossen.
Het Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) in de Verenigde Staten heeft onlangs bekendgemaakt dat ze een nieuw materiaal hebben gevonden waarmee afgedankte lithium-ionbatterijen met alleen water kunnen worden gerecycled.
Het Lawrence Berkeley National Laboratory werd opgericht in 1931 en wordt beheerd door de Universiteit van Californië voor het Science Office van het Amerikaanse Ministerie van Energie. Het heeft 16 Nobelprijzen gewonnen.
Het nieuwe materiaal dat is uitgevonden door het Lawrence Berkeley National Laboratory heet Quick-Release Binder. Lithium-ionbatterijen gemaakt van dit materiaal kunnen gemakkelijk worden gerecycled, zijn milieuvriendelijk en niet-giftig. Ze hoeven alleen maar te worden gedemonteerd en in alkalisch water te worden geplaatst en voorzichtig te worden geschud om de gewenste elementen te scheiden. Vervolgens worden de metalen uit het water gefilterd en gedroogd.
Vergeleken met de huidige recycling van lithium-ionbatterijen, waarbij batterijen worden versnipperd en vermalen, gevolgd door verbranding voor de scheiding van metalen en elementen, is deze methode zeer giftig en heeft ze slechte milieuprestaties. Het nieuwe materiaal is een wereld van verschil.
Eind september 2022 werd deze technologie door de R&D 100 Awards geselecteerd als een van de 100 revolutionaire technologieën die in 2022 wereldwijd zijn ontwikkeld.
Zoals we weten, bestaan lithium-ionbatterijen uit een positieve en een negatieve elektrode, een separator, een elektrolyt en structurele materialen, maar hoe deze componenten in lithium-ionbatterijen gecombineerd worden, is nog niet goed bekend.
Bij lithium-ionbatterijen is de lijm een cruciaal materiaal dat de batterijstructuur bij elkaar houdt.
De nieuwe snelwerkende bindstof die is ontdekt door onderzoekers van het Lawrence Berkeley National Laboratory is gemaakt van polyacrylzuur (PAA) en polyethyleenimine (PEI), die met elkaar verbonden zijn door bindingen tussen positief geladen stikstofatomen in PEI en negatief geladen zuurstofatomen in PAA.
Wanneer Quick-Release Binder in alkalisch water met natriumhydroxide (Na+OH-) wordt geplaatst, dringen de natriumionen plotseling door tot de hechtingsplaats, waardoor de twee polymeren van elkaar scheiden. De gescheiden polymeren lossen op in de vloeistof, waardoor eventuele ingebedde elektrodecomponenten vrijkomen.
Qua kosten is deze lijm, wanneer gebruikt voor de productie van de positieve en negatieve elektroden van lithiumbatterijen, ongeveer een tiende van de prijs van de twee meest gebruikte lijmen.
Geplaatst op: 25 april 2023