Một chiến lược mới để tái chế pin lithium-ion đã qua sử dụng dựa trên quy trình thủy luyện trong dung dịch trung tính. Điều này cho phép chiết xuất lithium và các kim loại có giá trị khác theo cách thân thiện với môi trường, hiệu quả cao và không tốn kém, như một nhóm nghiên cứu Trung Quốc báo cáo trên tạp chí Angewandte Chemie International Edition. Hiệu quả chiết xuất được cải thiện bằng cơ chế khử rắn-rắn, được gọi là hiệu ứng pin, cũng như việc bổ sung axit amin glycine.
Nguồn: Angewandte Chemie International Edition (2025). DOI: 10.1002/anie.202414899
Pin lithium-ion không chỉ cung cấp năng lượng cho điện thoại di động, máy tính bảng và xe điện của chúng ta, mà chúng còn ngày càng quan trọng như một nguồn lưu trữ năng lượng tái tạo dễ bay hơi. Khi chúng được sử dụng rộng rãi hơn, số lượng pin đã qua sử dụng sẽ tiếp tục tăng. Việc tái chế chúng rất hứa hẹn, có khả năng giảm tác động đến môi trường trong khi vẫn khai thác được các nguyên liệu thô như lithium, coban, niken và mangan để sản xuất pin sạc mới.
Các phương pháp thủy luyện hiện tại để tái chế pin lithium-ion đã qua sử dụng dựa trên các quy trình ngâm axit hoặc amoniac. Tuy nhiên, việc sử dụng axit và bazơ quá mức và lặp đi lặp lại làm tăng tác động đến môi trường và nguy cơ an toàn. Một quy trình trung tính về pH sẽ an toàn hơn và thân thiện hơn với môi trường.
Để đưa ra một phương pháp tiếp cận trung lập, nhóm nghiên cứu do Lei Ming và Xing Ou tại Đại học Trung Nam ở Trường Sa, Zhen Yao tại Đại học Sư phạm Quý Châu và Jiexi Wong tại Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật Quốc gia về Vật liệu Lưu trữ Năng lượng Tiên tiến đứng đầu đã phải tìm hiểu sâu trong phạm vi kiến thức của họ vì các thuốc thử mạnh cần thiết cho các quy trình ngâm chiết cổ điển không dễ thay thế.
Thủ thuật đầu tiên: Họ chế tạo "pin siêu nhỏ" tại chỗ. Những thứ này giúp phá vỡ vật liệu catốt đã qua sử dụng từ pin—niken coban mangan oxit (NCM) phủ lithium. Các hạt NCM được trộn với muối sắt (II), natri oxalat và axit amin glycine trong chất lỏng trung tính. Điều này dẫn đến việc lắng đọng một lớp mỏng, rắn của sắt (II) oxalat trên các hạt. "Vỏ" này hoạt động như một cực dương trong khi lõi NCM hoạt động như cực âm (hiệu ứng pin). Tiếp xúc trực tiếp này cho phép truyền electron dễ dàng.
Lớp phủ cũng ngăn cản sự lắng đọng của các sản phẩm phụ không mong muốn trên các hạt. Hiệu ứng pin thúc đẩy phản ứng điện hóa trong đó các ion sắt (II) bị oxy hóa thành các ion sắt (III) và các ion oxy từ các hạt NCM oxy hóa bị khử thành các ion OH– bằng nước. Điều này phá vỡ các lớp NCM, giải phóng các ion lithium, niken, coban và mangan mà chúng chứa vào dung dịch.
Trong thủ thuật thứ hai, các ion này bị "bẫy" trong các phức hợp bởi glycine. Glycine cũng có một nhiệm vụ bổ sung: nó đệm giá trị pH của dung dịch, duy trì phạm vi trung tính. Trong vòng 15 phút, có thể lọc 99,99% lithium, 96,8% niken, 92,35% coban và 90,59% mangan ra khỏi catốt đã qua sử dụng.
Quá trình thẩm thấu hiệu quả này trong dung dịch trung tính có thể mở ra những con đường mới để hiện thực hóa việc tái chế pin đã qua sử dụng trên quy mô lớn, thân thiện với môi trường. Hầu như không có khí độc hại nào được tạo ra và nước thải glycine thích hợp để sử dụng làm phân bón. Quá trình này sử dụng ít năng lượng hơn đáng kể và ít tốn kém hơn so với các phương pháp thông thường.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
