電動汽車的日益普及對地球來說無疑是件好事，但隨着越來越多的電動汽車上路，有一個問題也隨之而來。電動汽車中使用的鋰離子電池不會永遠存在，在未來十年中，大量損耗到無法使用的電池將使我們目前回收它們的能力遭遇挑戰。科學家們已經取得了一項突破，可能會給這些努力帶來推動力，他們展示了如何利用浮選槽來輕鬆分離一些珍貴的電池材料，以便重新使用。
作為ReCell先進電池回收中心的一部分，這項研究由密歇根技術大學（MUT）的科學家領導，旨在利用採礦業中常用的技術來分離和凈化礦石。這被稱為泡沫浮選，它涉及將材料放在浮選槽中，並根據它們是排斥水而漂浮，還是吸收水而下沉而分離。
但這種方法並不完美因為構成陰極成分的材料，如常用的鎳錳鈷鋰氧化物（NMC111）和鋰錳氧化物（LMO）通常都會下沉。MTU團隊對此設計了一個解決方案，涉及對水進行溫和的化學處理，這使得NMC11反而會浮起來。
“電池陰極材料的分離主要發生在水中，”共同作者和材料科學家Jessica Durham解釋說。”這個過程不需要使用大量的危險化學品，而這些化學品在擺脫廢物方面是具有挑戰性和昂貴的。”
隨着陰極材料的分離，科學家們隨後進行了測試，以確定其電化學性能，發現分離過程在這方面的影響可以忽略不計。兩者都保持了95%或以上的高純度水平，Durham說這對回收材料的潛在買家來說是至關重要的。
這項技術是在一個台式浮選槽中演示的，每升（0.26加侖）水處理20至150克（0.7至5.3盎司）的陰極材料。ReCell團隊總部所在的阿貢國家實驗室的科學家們隨後將其放大到一個10升（2.6加侖）的水箱，能夠在一小時內處理超過1公斤（2.2磅）的陰極材料。
Durham告訴我們：”這涉及到從基準規模槽中使用的條件開始，優化條件以在浮選柱中選擇性地分離陰極材料。浮選柱是一個連續的操作，類似於工業中使用的狀況，材料和水的漿液不斷地被送入系統，分離的陰極被從泡沫和尾礦溢流中收集。”
這一突破標誌着有效分離這些有價值的材料的努力邁出了重要一步，但在整個回收過程中，這只是鏈條中的一個環節。陰極以外的其他材料也需要被分離和/或回收，如電解質和陽極，然後所有這些材料都需要被升級循環到一個功能性的儲能系統。Durham說ReCell團隊正在單獨處理這些步驟，而挑戰將是把它們串聯起來，形成一個有利可圖的回收過程。
“ReCell中心的研究人員目前正在擴展不同的回收步驟，並將它們拼湊起來，以產生具有良好性能的回收材料，”Durham說。”不僅回收過程要有價值，而且升級的材料必須能夠被工業界接受和使用，才能使鋰離子電池回收穫得成功。”
這項研究發表在《能源技術》雜誌上。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ente.202100468