19 اکتبر 2023-عکس Léa Rouquette توسط Henrik Sandsjö
محققان سوئدی می گویند روش جدیدی برای بازیافت باتری های وسایل نقلیه الکتریکی ایجاد کرده اند که امکان بازیابی 100 درصد آلومینیوم و 98 درصد لیتیوم را فراهم می کند.
محققان دانشگاه فناوری چالمرز روش کارآمدی را برای بازیافت فلزات از باتری‌های مصرف‌شده و در عین حال به حداقل رساندن هدررفت مواد خام با ارزش مانند نیکل، کبالت و منگنز ارائه کرده‌اند.
علاوه بر این، هیچ ماده شیمیایی گران قیمت یا مضری در این فرآیند مورد نیاز نیست، زیرا محققان از اسید اگزالیک استفاده می‌کنند – یک اسید آلی که می‌توان آن را در قلمرو گیاهی یافت.
لئا روکت، دانشجوی دکترای دپارتمان شیمی و مهندسی شیمی، گفت: «تاکنون، هیچ‌کس نتوانسته است دقیقاً شرایط مناسب برای جداسازی این مقدار لیتیوم با استفاده از اسید اگزالیک و در عین حال حذف تمام آلومینیوم پیدا کند. از آنجایی که همه باتری ها حاوی آلومینیوم هستند، باید بتوانیم آن را بدون از دست دادن فلزات دیگر حذف کنیم.
در آزمایشگاه بازیافت باتری Chalmers، Rouquette و رهبر تحقیقات مارتینا پترانیکووا نشان دادند که چگونه روش جدید کار می‌کند – ترکیبات پودر شده را به شکل پودر سیاه ریز آسیاب شده و در مایع شفاف – اسید اگزالیک حل می‌کند.
روکت هم پودر و هم مایع را در چیزی شبیه مخلوط کن آشپزخانه تولید می کند. اگرچه به نظر آسان به نظر می رسد دم کردن قهوه، روش دقیق یک پیشرفت علمی منحصر به فرد است. با تنظیم دقیق دما، غلظت و زمان، محققان دستور العمل جدیدی برای استفاده از اسید اگزالیک، یک ماده سازگار با محیط زیست که در گیاهانی مانند ریواس و اسفناج یافت می شود، ارائه کردند.
مارتینا پترانیکووا، دانشیار دپارتمان شیمی و مهندسی شیمی در چالمرز می‌گوید:
ما به جایگزینی برای مواد شیمیایی معدنی نیاز داریم. یکی از بزرگترین تنگناها در فرآیندهای امروزی، حذف مواد باقیمانده مانند آلومینیوم است. “این یک روش نوآورانه است که می تواند جایگزین های جدیدی را به صنعت بازیافت ارائه دهد و به حل مشکلاتی که مانع توسعه می شود کمک کند.”
باتری ماشین خرد شده در پودر سمت چپ در مایع شفاف حل می شود و برای آلومینیوم و لیتیوم (مایع سبز رنگ) فیلتر می شود و فلزات دیگر مانند کبالت، نیکل و منگنز در جامدات تاریک باقی می مانند .
روش بازیافت بر پایه آبی هیدرومتالورژی نامیده می شود. در هیدرومتالورژی سنتی، تمام فلزات موجود در سلول باتری EV در یک اسید معدنی حل می‌شوند. سپس، “ناخالصی ها” مانند آلومینیوم و مس را حذف می کنید. در نهایت، شما می توانید به طور جداگانه فلزات ارزشمندی مانند کبالت، نیکل، منگنز و لیتیوم را بازیابی کنید. اگرچه مقدار باقیمانده آلومینیوم و مس کم است، اما به چندین مرحله تصفیه نیاز دارد و هر مرحله از این فرآیند می تواند باعث از دست دادن لیتیوم شود.
با روش جدید، محققان ترتیب را معکوس کرده و ابتدا لیتیوم و آلومینیوم را بازیابی می کنند. بنابراین، آنها می توانند ضایعات فلزات ارزشمند مورد نیاز برای ساخت باتری های جدید را کاهش دهند.
بخش آخر فرآیند، که در آن مخلوط سیاه فیلتر می شود، نیز یادآور دم کردن قهوه است. در حالی که آلومینیوم و لیتیوم در مایع به پایان می رسد، فلزات دیگر در “جامد” باقی می مانند. مرحله بعدی در این فرآیند جداسازی آلومینیوم و لیتیوم است.
. Rouquette که نتایج خود را در مجله Separation and Purification Technology منتشر کرد، می‌گوید: روش ما یک مسیر جدید امیدوارکننده برای بازیافت باتری است – مسیری که قطعاً اکتشاف بیشتر را تضمین می‌کند. از آنجایی که فلزات دارای خواص بسیار متفاوتی هستند، فکر نمی کنیم جداسازی آنها سخت باشد
گروه تحقیقاتی پترانیکووا در همکاری‌های مختلفی با شرکت‌ها برای توسعه بازیافت باتری خودروهای الکتریکی مشارکت دارد و در پروژه‌های تحقیقاتی و توسعه‌ای بزرگ، مانند پروژه Volvo Cars و Northvolt’s Nybat شریک است.
این تحقیق توسط آژانس انرژی سوئد، BASE Batteries Sweden، Vinnova تامین مالی شد.
