环保无毒锂电池回收技术 这溶液可获90%钴

锂离子电池在近期的使用频率日俱增加,锂电池回收俨然成为各国面对的难题,对此,美国莱斯大学研发出全新的方法,运用环保且可变色的神奇溶液,顺利从电池粉末采集 90% 以上的贵金属钴,致力不让废弃电池造成金属浪费与环境污染。有别于目前锂电池采用的火法冶炼跟湿式处理等回收方法,莱斯大学化学团队是用溶液来吸收电池粉末中的金属材料,团队指出,火法冶炼工艺需要在极端温度下才能将材料压碎与混合,那些有害气体便是一大挑战,湿法冶金则需要腐蚀性化学品;而若要用其他的溶液解决方案,也得在高温环境以及需要其他溶剂辅助。

论文主要作者 Kimmai Tran 表示,虽然酸性溶液采集效果非常棒,但是酸性溶液腐蚀性高,一点也不环保,因此整体来说,目前锂电池回收方法成本相当高,对于工作人员来说也不是个安全的工作环境,莱斯团队希望能进一步降低电池回收的工艺复杂性。先前该团队在进行电容电解质实验时,发现他们研发的深共熔溶剂(deep eutectic solvents,DES)会溶解超级电容中的金属氧化物,这让他们开始认为该 DES 或许可以应用在电池回收技术。

其中 DES 是近年来备受看好的无毒、无挥发性、黏度高液体,具生物分解性且多用途优势,跟传统溶剂相比较的话,DES 则存有制造简易、低成本与有机特性,基本上可以兼顾环保与经济效益。莱斯化学团队的 DES 是由氯化胆碱和乙二醇液体组成,Tran 指出,基本上该材料就是鸡饲料添加剂与商用塑料前体(plastic precursor),只要让这两种材料在室温下混合,就可以变成一种透明、相对无毒的溶液,而它的最大优点则在于:可以溶解各种金属氧化物。

 

团队指出,科学家发现可以用 DES 的沉淀或电镀法来回收钴,其中若使用电镀法,将能重复使用 DES。目前该团队也已实际测试 DES 的捕获效率,发现一旦吸收到金属钴,溶液就会变成美丽的祖母绿色,而在 180°C 温度下,可以提取 90% 锂离子,若环境跟条件符合也能采集 99% 钴离子。有鉴于电动车与储能系统前景乐观,未来锂离子电池需求量还会逐年增加,这让锂跟钴等重要元素之后可能会面临供应紧缺的问题,Tran 表示,虽然 DES 是新技术,现在还无法完全回收金属、以取代现有采矿技术,但随着继续探索新型 DES,未来将会推出更环保的回收电池方法。

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