1. Forureningsproblemer efter genbrug af lithiumjernfosfat
Markedet for genbrug af kraftbatterier er enormt, og ifølge relevante forskningsinstitutioner forventes Kinas samlede mængde af udtjente kraftbatterier at nå 137,4 MWh inden 2025.
Tager lithium-jernfosfat-batterierSom eksempel er der primært to måder at genbruge og udnytte relaterede, udtjente batterier på: den ene er kaskadeudnyttelse, og den anden er demontering og genbrug.
Kaskadeudnyttelse refererer til brugen af lithium-jernfosfat-batterier med en restkapacitet på mellem 30 % og 80 % efter adskillelse og rekombination, og deres anvendelse i områder med lav energitæthed, såsom energilagring.
Demontering og genbrug, som navnet antyder, refererer til demontering af lithium-jernfosfat-batterier, når den resterende kapacitet er mindre end 30 %, og genvinding af deres råmaterialer, såsom lithium, fosfor og jern i den positive elektrode.
Demontering og genbrug af lithium-ion-batterier kan reducere udvindingen af nye råmaterialer for at beskytte miljøet og har også stor økonomisk værdi, hvilket i høj grad reducerer udvindingsomkostninger, produktionsomkostninger, lønomkostninger og omkostninger til layout af produktionslinjer.
Fokus for demontering og genbrug af lithium-ion-batterier består hovedsageligt af følgende trin: først indsamles og klassificeres udtjente lithium-batterier, derefter demonteres batterierne og til sidst adskilles og raffineres metallerne. Efter operationen kan de genvundne metaller og materialer bruges til produktion af nye batterier eller andre produkter, hvilket sparer omkostninger betydeligt.
Men nu står en gruppe af batterigenbrugsvirksomheder, såsom Ningde Times Holding Co., Ltd.'s datterselskab Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., alle over for et vanskeligt problem: Batterigenbrug vil producere giftige biprodukter og udlede skadelige forurenende stoffer. Markedet har et presserende behov for nye teknologier til at forbedre forureningen og toksiciteten ved batterigenbrug.
2.LBNL fandt nye materialer til at løse forureningsproblemerne efter batterigenbrug.
For nylig annoncerede Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) i USA, at de har fundet et nyt materiale, der kan genbruge udtjente lithium-ion-batterier udelukkende med vand.
Lawrence Berkeley National Laboratory blev etableret i 1931 og administreres af University of California for det amerikanske energiministeriums videnskabelige kontor. Det har vundet 16 Nobelpriser.
Det nye materiale, der er opfundet af Lawrence Berkeley National Laboratory, kaldes Quick-Release Binder. Lithium-ion-batterier fremstillet af dette materiale kan nemt genbruges, er miljøvenlige og giftfri. De skal blot skilles ad og lægges i alkalisk vand og rystes forsigtigt for at adskille de nødvendige elementer. Derefter filtreres metallerne fra vandet og tørres.
Sammenlignet med den nuværende genbrug af lithium-ion-batterier, som involverer makulering og formaling af batterier efterfulgt af forbrænding for at adskille metal og elementer, har det alvorlig toksicitet og dårlig miljømæssig ydeevne. Det nye materiale er som nat og dag i sammenligning.
I slutningen af september 2022 blev denne teknologi udvalgt som en af de 100 revolutionerende teknologier, der blev udviklet globalt i 2022, af R&D 100 Awards.
Som vi ved, består lithium-ion-batterier af positive og negative elektroder, en separator, elektrolyt og strukturelle materialer, men hvordan disse komponenter kombineres i lithium-ion-batterier er ikke velkendt.
I lithium-ion-batterier er klæbemidlet et kritisk materiale, der opretholder batteriets struktur.
Det nye hurtigfrigivende bindemiddel, der er opdaget af forskere fra Lawrence Berkeley National Laboratory, er lavet af polyacrylsyre (PAA) og polyethylenimin (PEI), som er forbundet med bindinger mellem positivt ladede nitrogenatomer i PEI og negativt ladede oxygenatomer i PAA.
Når Quick-Release Binder placeres i alkalisk vand indeholdende natriumhydroxid (Na+OH-), trænger natriumionerne pludselig ind i klæbestedet og adskiller de to polymerer. De adskilte polymerer opløses i væsken og frigiver eventuelle indlejrede elektrodekomponenter.
Med hensyn til omkostninger er prisen på dette klæbemiddel, når det bruges til at fremstille positive og negative elektroder af litiumbatterier, omkring en tiendedel af de to mest almindeligt anvendte.
Opslagstidspunkt: 25. april 2023