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研究人员开发污染物识别方法 促进锂离子电池回收

盖世汽车网    2022-02-16 14:11

盖世汽车讯 据外媒报道,作为高功率个人电子产品、电动汽车和电网规模的主要存储解决方案,锂离子电池继续主导着市场。为了实现未来的清洁能源目标,研究人员必须针对这些电池开发安全和可持续的回收工艺。

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(图片来源:NREL)

 

据罗切斯特理工学院(Rochester Institute of Technology)的研究,到2040年,仅电动汽车用的锂离子电池组,估计就有290万个将达到其使用寿命的尽头,不再以峰值容量运行,也就是所谓的“寿命终结”。美国国家可再生能源实验室(NREL)致力于优化回收过程,以保持锂离子供应链的稳定性;并提高回收材料的完整性,从而缓解在电池处理过程中造成的环境危害。

建立可持续发展的回收产业

为了提高锂离子电池的易用性和可回收性,NREL与阿贡国家实验室(ANL)、橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)和几所大学(美国能源部的锂离子电池回收技术研发中心ReCell Center的成员)达成合作。在此次合作中,NREL在正极再锂化(relithiation)技术、粘结剂去除和回收、黑色物质净化(black mass purification)、供应链分析和热分析技术方面做出了贡献。

为了支持这项研究,NREL和ANL展示了一种识别金属污染物和杂质的新方法。这些物质在现有回收方法中造成了阻碍。高级储能工程师Matt Keyser表示:“此项电池回收研究的重点是直接回收,旨在重新利用增值产品。举例来说,对老化的正极材料进行再锂化和升级循环,以用于未来的电池。但锂电池设计并不是单一的,还有很多工作要做。”

直接回收首先需要粉碎电池,以分离电池组件,而不破坏活性物质的化学结构。由此产生的材料通常称为黑色物质,是电池设计中回收、再生和再利用的理想材料。然而,粉碎过程可能导致金属杂质进入回收电极,所产生的污染物会影响回收电池的性能,这给回收商带来了挑战。

综合的污染物检测方法

为了精准确定这些杂质,研究人员结合电化学分析与等温微量热法,以识别每种金属污染物的“指纹”特征,包括铁、铝、铜、硅和镁。通过这种协同方法,研究人员能够确认所存在的污染物,并评估每种金属杂质对回收电极整体性能的影响。

研究负责人Kae Fink表示:“这种创新方法可以检测到每种污染物的独特信号。因此,研究人员可以区分有问题的元素,如铝或铜;并开发出特定的方法,以达到回收电池材料的纯度标准。”

这些发现揭示了优化直接回收方法的潜力,凸显回收材料中存在严重问题的污染物,为并为去除杂质提供了修复和再纯化策略。此外,这种分析方法适用于实验室以外的环境,为制订行业范围回收材料质量控制指标提供了信息,并将促进升级再造锂离子电池的发展。

【以上内容转自“盖世汽车”,不代表本网站观点。 如需转载请取得盖世汽车网许可,如有侵权请联系删除。】

 

责任编辑: 4161HSS

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