Dél-koreai kutatók kifejlesztettek egy új, környezetbarát újrahasznosítási eljárást, amely a régi elektromos járművek akkumulátoraiból több mint 95 százalékos tisztaságú nikkel és kobaltot nyer vissza.
Az újszerű újrahasznosítási technikát az Ulsan Nemzeti Tudományos és Technológiai Intézet tudósai fejlesztették ki. Az új módszer mögött álló csapat úgy véli, hogy ez átalakíthatja a globális lítium-ion akkumulátoripart. A hagyományos, nedves újrahasznosítási eljárásokkal ellentétben a technológia egy szelektív –multifunkcionális, speciális oldószert alkalmazó – elektrokémiai elválasztáson alapul. Ezenkívül kiküszöböli a bonyolult kémiai kezeléseket és csökkenti a káros szennyvíztermelést, írta az Interesting Engineering.
Az akkumulátorok újrahasznosításának újragondolása
A lítium-ion hulladékakkumulátorok, amelyeket nikkel (Ni), kobalt (Co) és mangán (Mn) és más kritikus fémek bőséges tartalma miatt gyakran „városi lelőhelyeknek” neveznek, a globális erőforrás-visszanyerési törekvések központi elemévé váltak. A többféle fém jelenléte azonban jelentős kihívást jelent a hatékony elválasztás szempontjából. A hagyományos módszerek erős savak, például kénsav, valamint több lépcsős kémiai extrakciók alkalmazásával választják szét őket.
A hagyományos módszerek azonban költségesek, energiaigényesek, és nagy mennyiségű veszélyes szennyvizet és hulladékot eredményeznek. A kihívás megoldása érdekében a kutatók egy speciális típusú oldószerhez, az úgynevezett mély eutektikus oldószerhez (DES) fordultak.
A tanulmányhoz a tudósok egy etalin nevű oldószert használtak, amely etilén-glikolból és kloridionokból áll. Megállapították, hogy az etilén-glikol, egy színtelen, szagtalan folyadék, amelyet általában fagyálló folyadékokban használnak, szelektíven kötődik a nikkelionokhoz. A kloridionok tetraklórkobaltát komplexeket képezve stabilizálták a kobaltot. A kutatás kimutatta, hogy a differenciális koordináció eltérítette a fémek redukciós feszültségét.
Ez a szelektív koordináció lehetővé tette a nikkel –0,45 volt (V) és a kobalt –0,9 volt feszültségnél történő lerakódását. A folyamat egy különálló elektrokémiai ablakot hozott létre, amely lehetővé tette a két fém hatékony és pontos elválasztását.
Az eredmények azt mutatták, hogy a csapat stabil feszültségkülönbséget tartott fenn a két fém között, még 185 °F (85 °C) magas hőmérsékleti körülmények között is, ahol a fémkoordináció általában megváltozik. Ez 3000-nél nagyobb Ni-Co elválasztási tényezőt és több mint 97 százalékos nikkelvisszanyerést eredményezett a szintetikus keverékekből.
A módszer alkalmazásával a valós nikkel-kobalt-mangán (NCM) akkumulátorokból származó szivárgások esetében 99,1 százalékos nikkel- és 98,8 százalékos kobalt-tisztaságot értek el, miközben a visszanyerési arány 95 százalék felett maradt.
Borítókép: Adobe Stock
