НовостиХимия

Новый метод эффективной переработки литиевых батарей


Переработка использованных батареек - одна из ключевых экологических проблем, которая существует уже давно. Группа исследователей из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне только что объявила о крупном прорыве в этой области, который позволит эффективно отделить никель от кобальта и использовать их повторно.

Литиевые батареи в наших компьютерах, телефонах и многих других электронных устройствах - настоящие сокровища. Они содержат редкие и драгоценные компоненты, которые представляют собой невозобновляемый ресурс.

Как отмечают исследователи, ответственные за данное исследование, в состав батарей входят такие элементы, как литий (5-8%), кобальт (5-20%), никель (5-10%) и марганец (10-15%), а никель-металлгидридные батареи также отличаются высоким содержанием никеля (36-42%) и кобальта (3-5%).

"Поэтому все острее встает вопрос о разработке устойчивых стратегий по извлечению критических элементов потенциально ценных вторичных ресурсов", — объясняют они в своей публикации. Для восстановления этих металлов, которые входят в состав батарей, требуется разделение на молекулярном уровне, что иногда бывает непросто. Это относится, например, к кобальту и никелю.

Отделение кобальта от никеля

Схематическое изображение процесса регулировки селективности кобальта и никеля в процессах гальваники.

Это связано с тем, что кобальт и никель - два металла, которые имеют сходные электрохимические свойства. Таким образом, ученые указывают, что у них есть схожие "восстановительные потенциалы". Но что это на самом деле означает? Окислительно-восстановительный потенциал - это перенос электронов между двумя элементами, происходящий в результате химической реакции. В этом переносе есть два элемента:

  • Восстановитель: он отдает электроны и поэтому подвергается окислению.
  • Окислитель: он захватывает электроны и поэтому подвергается восстановлению.

Таким образом, грубо говоря, мы можем сказать, что, вызывая химическую реакцию, можно «перемещать электроны» в соответствии с различными критериями и, следовательно, потенциально привлекать их по отдельности для «сортировки» металлов. Тот факт, что кобальт и никель имеют одинаковые восстановительные потенциалы, затрудняет их сортировку просто потому, что они будут иметь тенденцию одинаково реагировать на определенные электрохимические стимулы. Поэтому они останутся "смешанными".

Именно на уровне этих свойств металлов ученые решили действовать, чтобы позволить их разделение. После того как металлы стали жидкими, в них были введены элементы, способные изменять свое поведение во время электроосаждения. Для этого использовали концентрированный хлорид и электроды, покрытые положительно заряженным полиэлектролитом. Полиэлектролит - это ионный полимерный материал, то есть он несет группы атомов, имеющих электрический заряд (ионы).

"Простой" метод переработки батарей

Применяя этот метод и регулируя концентрацию компонентов, ученые смогли разделить два металла, "управляя" их электрохимическими характеристиками. Затем они были осаждены отдельными слоями.

Исследовательская группа получила чистоту металла 96,4% для кобальта и 94,1% для никеля. Они также отмечают, что этот метод требует меньше ресурсов и энергии, чем другие существующие химические процессы, что является преимуществом их открытия. Они надеются в будущем усовершенствовать этот процесс.

Подписывайтесь на нас
Back to top button