Phương pháp tái chế cực âm flash không phá hủy sử dụng các đặc tính từ tính để tái chế pin
Tái chế cathode bằng quá trình nhiệt điện nhanh.a Sơ đồ về quy trình tái chế có tính phá hủy và không phá hủy, được phân loại theo mức độ nguyên vẹn của cấu trúc ba chiều của cực âm có được giữ lại hay không. Bước tổng hợp lại cuối cùng được hiển thị để làm nổi bật các tiền chất riêng lẻ từ mỗi phương pháp.b Sơ đồ về quá trình nung nóng Joule.c Biểu đồ radar liên quan đến việc so sánh giữa các chiến lược tái chế khác nhau.d Đường cong thời gian hiện tại và e Đo nhiệt độ theo thời gian thực thu được từ chất thải cực âm.f Biểu đồ Ellingham của cacbon monoxit và các oxit kim loại khác nhau.g Phản ứng từ của chất thải catốt (CW, màu đen), phần sắt từ của chất thải catốt đốt nóng Joule (FJH-CW, màu cam) và phần không sắt từ (không chứa magie, màu xanh lam). CW: chất thải catốt. FJH-CW: Chất thải cực âm nung nóng Joule. Hydro: phương pháp thủy luyện. Pyro: phương pháp luyện kim. Flash: phương pháp tái chế flash. Nhà cung cấp: Truyền thông Thiên nhiên (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50324-x
Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Rice do James Tour, T.T. và W.F. Chao Giáo sư Hóa học và giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật nano, đang giải quyết vấn đề môi trường bằng cách tái chế pin lithium-ion một cách hiệu quả trong bối cảnh việc sử dụng chúng ngày càng tăng.
Nhóm đã đi tiên phong trong một phương pháp mới để chiết xuất các vật liệu hoạt tính tinh khiết từ chất thải pin như được trình bày chi tiết trên tạp chí Nature Communications vào ngày 24 tháng 7. Phát hiện của họ có khả năng tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân loại và tái chế hiệu quả các vật liệu pin có giá trị với mức phí tối thiểu, góp phần vào việc sản xuất xanh hơn của xe điện (EV).
Tour cho biết: “Với sự gia tăng sử dụng pin, đặc biệt là trong xe điện, nhu cầu phát triển các phương pháp tái chế bền vững đang trở nên cấp thiết”.
Các kỹ thuật tái chế thông thường thường liên quan đến việc phân hủy vật liệu pin thành dạng nguyên tố thông qua các quy trình hóa học hoặc nhiệt tiêu tốn nhiều năng lượng, rất tốn kém và có tác động đáng kể đến môi trường.
Nhóm nghiên cứu đề xuất rằng các đặc tính từ tính có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tách và tinh chế các vật liệu pin đã qua sử dụng.
Sự đổi mới của họ sử dụng một phương pháp được gọi là gia nhiệt Joule nhanh không dung môi (FJH). Kỹ thuật này do Tour nghĩ ra liên quan đến việc truyền một dòng điện qua một vật liệu có điện trở vừa phải để làm nóng nhanh chóng và biến nó thành các chất khác.
Sử dụng FJH, các nhà nghiên cứu đã làm nóng chất thải pin lên 2.500 Kelvin trong vòng vài giây, tạo ra những tính năng độc đáo với lớp vỏ từ tính và cấu trúc lõi ổn định. Sự tách từ cho phép thanh lọc hiệu quả.
Trong quá trình này, cực âm của pin làm từ coban – thường được sử dụng trong xe điện và có chi phí tài chính, môi trường và xã hội cao – bất ngờ bộc lộ từ tính ở các lớp oxit coban Spinel bên ngoài, cho phép dễ dàng tách ra.
Phương pháp tiếp cận của các nhà nghiên cứu đã mang lại hiệu suất thu hồi kim loại pin cao là 98% với giá trị của cấu trúc pin được duy trì.
Tour cho biết: “Đáng chú ý là tạp chất kim loại đã giảm đáng kể sau khi tách mà vẫn giữ được cấu trúc và chức năng của vật liệu”. "Cấu trúc lớn của vật liệu pin vẫn ổn định và sẵn sàng được tái tạo thành cực âm mới."
Các sinh viên tốt nghiệp trường Rice Weiyin Chen và Jinhang Chen cũng như nhà nghiên cứu sau tiến sĩ và Yi Cheng của Học viện Rice là đồng tác giả của nghiên cứu.
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
