Các nhà khoa học tại Đại học Leicester đã phát triển một kỹ thuật chiết xuất bền vững các kim loại có giá trị từ sản phẩm thải của pin đã qua sử dụng bằng hỗn hợp nước và dầu ăn.
Để tái chế pin, trước tiên chúng được cắt nhỏ để tạo thành khối hỗn hợp màu đen. Quy trình mới sử dụng nhũ tương nano dầu để tách than chì ra khỏi hỗn hợp. Tín dụng: Đại học Leicester
Công nghệ đang chờ cấp bằng sáng chế này cho phép khối đen của pin lithium-ion, hỗn hợp có giá trị thấp giữa cực dương và cực âm cùng các vật liệu khác, được tinh chế trực tiếp chỉ trong vài phút vận hành ở nhiệt độ phòng.
Với hàng tỷ loại pin này được sử dụng trên toàn thế giới trong các thiết bị điện tử và xe điện, chúng ta có thể tìm ra phương pháp tái chế rẻ hơn và bền vững hơn để hỗ trợ việc chuyển đổi sang công nghệ xanh.
Nghiên cứu do Giáo sư Andy Abbott và Tiến sĩ Jake Yang tại Đại học Leicester dẫn đầu làm việc trong dự án ReLiB của Viện Faraday đã tìm ra một cách sáng tạo để thu hồi oxit kim loại cấp pin có giá trị từ pin bị nghiền nát bằng cách sử dụng nhũ tương nano được tạo ra từ một lượng nhỏ dầu ăn trong nước. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí RSC Sustainability.
Theo kinh nghiệm hàng ngày, chúng ta biết rằng dầu và nước không hòa tan trừ khi chúng ta thêm xà phòng, nhưng nghiên cứu đã chỉ ra rằng sử dụng siêu âm có thể tạo ra các giọt dầu nano ổn định trong nhiều tuần. Quan trọng là, các giọt dầu nano được tìm thấy để làm sạch chất thải pin, thường được gọi là "khối đen", vì nó chứa hỗn hợp carbon (than chì) và oxit kim loại lithium, niken và coban (NMC) có giá trị.
Các giọt nano dầu bám vào bề mặt của carbon, hoạt động như một "chất keo" để liên kết các hạt than chì kỵ nước lại với nhau để tạo thành các tập hợp dầu-than chì lớn nổi trên mặt nước, để lại các oxit kim loại lithium có giá trị và ưa nước không bị ảnh hưởng. Tập hợp dầu-than chì có thể dễ dàng được vớt ra, để lại các oxit kim loại nguyên chất.
Các kỹ thuật tái chế hiện tại sử dụng kết hợp xử lý nhiệt lò để đốt cháy than chì không mong muốn, do đó làm tăng lượng khí thải CO2 của chuỗi giá trị EV, cũng như axit ăn mòn cô đặc đưa các oxit kim loại cấp pin có giá trị trở lại các vật liệu tiền thân của pin có giá trị thấp hơn, nơi pin được sản xuất lần đầu tiên.
Kỹ thuật nhũ tương do Leicester phát triển cho phép tái chế vòng ngắn pin lithium-ion. Cấu trúc tinh thể cấp pin của vật liệu thu hồi không bị phá hủy trong quá trình này và cho phép tái chế vật liệu thu hồi trực tiếp trở lại thành các cell pin mới, không giống như các phương pháp nhiệt luyện/thủy luyện kim. Điều này có khả năng làm cho chuỗi cung ứng pin bền vững hơn và rẻ hơn.
Tiến sĩ Jake Yang từ Khoa Hóa học, Đại học Leicester cho biết: "Phương pháp nhanh chóng, đơn giản và không tốn kém này có thể cách mạng hóa cách tái chế pin ở quy mô lớn. Hiện chúng tôi hy vọng có thể hợp tác với nhiều bên liên quan để mở rộng công nghệ này và tạo ra nền kinh tế tuần hoàn cho pin lithium-ion".
Cuộc cách mạng điện cũng có những nhược điểm - một trong số đó là những thách thức xoay quanh cách tái chế hiệu quả và bền vững khối lượng lớn pin khi chúng hết tuổi thọ sử dụng.
Dưới kính hiển vi, oxit kim loại có giá trị có thể được nhìn thấy dưới dạng các quả cầu màu trắng trong khi các quả cầu màu đen là than chì. Nanoemulsion cho phép than chì nổi trong khi oxit kim loại chìm. Tín dụng: Đại học Leicester
Việc áp dụng công nghệ này vào các mẫu khối đen thương mại có hiệu quả trong việc tinh chế chúng, bất kể nguồn vật liệu. Tín dụng: Đại học Leicester
Việc sử dụng pin cho xe điện và lưu trữ năng lượng chỉ là tương lai bền vững nếu con đường tái chế xanh và tiết kiệm chi phí. Trên toàn cầu, ước tính có khoảng 40 triệu xe điện (EV) và có khoảng 10 tỷ điện thoại di động, máy tính xách tay và máy tính bảng đang hoạt động trên toàn thế giới, tất cả đều được cung cấp năng lượng bằng pin lithium-ion. Tuy nhiên, việc thiếu các quy định có nghĩa là các bộ pin lithium-ion không được thiết kế để tái chế.
Các trường đại học Leicester và Birmingham cũng đang hợp tác để đưa một số công nghệ được phát triển theo ReLiB vào một dự án của InnovateUK, ReBlend. Dự án này đang tạo ra một dây chuyền thí điểm có khả năng xử lý 10 kg/giờ khối lượng đen để chứng minh rằng quá trình tái xử lý vòng ngắn này có thể hoạt động kinh tế để cung cấp vật liệu cấp pin cho các cell pin mới.
"Dự án ReLiB là một trong những dự án chủ lực của Viện Faraday nhằm phát triển công nghệ tiên tiến để nắm bắt giá trị và giữ lại các nguồn tài nguyên khan hiếm trong nền kinh tế tuần hoàn của sản xuất và tái chế pin. Công trình này mở ra một lộ trình đầy hứa hẹn cho việc tái chế pin lithium-ion vòng ngắn ở quy mô lớn", Giáo sư Martin Freer, Tổng giám đốc điều hành của Viện Faraday, nhận xét.
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
