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《【MIT】利用微波等离子体生产清洁关键矿物和材料》

  • 来源专题：新能源汽车
  • 编译者： 王晓丽
  • 发布时间：2025-02-12

  • 在推动制造业回归美国的过程中，一个不事实摆在我们面前：如今，许多关键材料的制造过程都会产生有毒副产品和其他环境危害。镍和钛等常用工业金属，以及用于电池、先进电子产品和国防应用的特种矿物、材料和涂层都是如此。

    现在，由前麻省理工学院研究科学家卡迈勒-哈迪迪（Kamal Hadidi）创建的 6K 公司正在使用一种新的生产工艺，将关键材料的生产带回美国，而不会产生有毒副产品。


    该公司正在积极推广其微波等离子体技术（UniMelt），以改变关键矿物的加工方式，并在此过程中创建新的国内供应链。UniMelt 利用严格控制的热等离子体束将前驱体材料熔化或蒸发成具有精确尺寸和结晶相的颗粒。

    该技术可将金属（如钛、镍和难熔合金）转化为适合一系列工业应用的增材制造颗粒。该技术还被用于制造电动汽车、电网基础设施和数据中心的电池材料。


    6K 公司以其等离子体的 6000 度高温命名，目前正在向零部件制造商以及国防、汽车、医疗、石油和天然气公司销售其高性能金属粉末，应用范围从发动机部件、医疗植入物到火箭。为了扩大电池材料业务的规模，6K 还在田纳西州杰克逊建造了一个占地 100,000 平方英尺的生产设施，将于今年晚些时候开工。





  • 原文来源：http://news.mit.edu/2025/6K-cleans-critical-minerals-using-microwave-plasma-0207
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  • 《【DOE】投资 550 万美元，利用关键矿物和材料供应开发新产品和替代产品》
    • 来源专题：新能源汽车
    • 编译者：王晓丽
    • 发布时间：2024-09-27
    • 美国能源部（DOE）近日宣布为六个项目拨款550万美元，这些项目将推动在美国本土生产和提炼关键矿物和材料的具有成本效益且对环境负责的工艺。 这笔资金由《两党基础设施法》提供，旨在利用主要来自国内的关键矿物和材料开发新的改良技术，减少对海外供应的依赖。 根据美国地质调查局的数据，美国对稀土元素的需求有 95% 以上来自国外。 大多数关键矿物的 50％ 以上来自国外，至少有 12 种关键矿物完全来自国外。 关键材料的创新、效率和替代品 "关键材料的创新、效率和替代品 "筹资机会公告（FOA）将在几轮项目选择中提供高达 1.5 亿美元的资金，以帮助建立安全、可持续的国内关键矿产供应，这些矿产来自美国各地，包括回收材料、矿山废料、工业废料和矿床。 具体来说，FOA 将支持台架和试点规模的研究、开发和示范项目，以提高国内供应链的稳健性，减少对国外供应链的依赖。 以下六个被选中进行谈判的项目属于 "替代产品 "兴趣领域，其重点是新的或改进的替代能源技术或设计，这些技术或设计使用的关键矿物和材料在美国更为丰富和/或不受供应限制： CorePower Magnetics 公司（宾夕法尼亚州匹兹堡市）计划开发高性能无稀土元素电机并制作原型，评估和比较几种无稀土元素永磁技术的性能和生产准备情况。  Giner 公司（马萨诸塞州奥本代尔市）计划开发用于电动汽车应用的低成本可充电电池，依靠国内供应的锰、铁、钛和镁，减少铜或镍等元素的使用。 俄亥俄大学（俄亥俄州雅典）计划开发从煤和废煤中提取的硬碳阳极，与国产阴极材料结合后，将形成下一代高性能钠离子电池--有望成为锂离子电池的低成本替代品，而锂离子电池所需的关键材料大部分来自美国以外的地区。 Semplastics（佛罗里达州奥维多）计划利用低成本的煤炭原料开发一种替代性阳极活性产品，作为锂离子电池中电池级石墨的替代品，帮助提高电网存储电池中关键部件的国内可用性。 田纳西大学（田纳西州诺克斯维尔市）计划开发一种可充电碱性二氧化锰电池，重点关注环保型中性电解质，并使用美国具有强大供应链的矿物质，作为锂离子电池的替代技术，因为锂离子电池所需的关键材料主要来自美国以外地区。 伍斯特理工学院（马萨诸塞州伍斯特市）计划开发一种方法，将纯镍或混合镍铅多晶阴极材料转化为富镍单晶阴极材料。
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  • 《科研团队研发电池回收新技术 利用等离子体清理再生正极材料》
    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2022-02-27
    • 随着近年来电动汽车的高速增长，动力电池将迎来第一波退役回收潮，前景广阔的电池回收市场迫切需要更具成本效益的回收技术。 近日，普林斯顿大学的研究人员开发了一种低成本、可持续的方法来利用旧电池制造新电池，并成立了一家初创公司Princeton NuEnergy。 Princeton NuEnergy的联合创始人兼CEO、普林斯顿大学机械与航空航天工程系博士后阎超表示：“人们愿意将闲置的废电池交给我们，从我们这里收到新的正极原材料来制造新电池，比他们自己制造新电池的成本更低。” Princeton NuEnergy研究人员开发的技术结合了不同领域的专业知识，以解决一个长期存在的问题：如何将废弃正极材料或者锂电池中含有钴、镍、锰和锂等元素的昂贵材料转化为新的正极。 目前，回收锂电池的技术依赖于刺激性化学物质和高温、高能密集型工艺，以此将废旧电池分解为元素成分。这种工艺在商业上以环保的方式扩大规模一直具有挑战性。 与之相反，Princeton NuEnergy是以直接回收的形式对正极本身进行升级和更新。该团队的方法可以恢复使用过的正极大部分的结构和成分，包括钴和锂。据研究人员介绍，这种生成新正极材料的方法可减少约70%的用水量、80%的能耗和排放量。 研究人员拿着从回收过程中提取的原料这种技术的核心在于使用低温等离子体，这是一种反应性极强的电离气体，可以其特性进行化学反应，以此去除正极粉末中的污染物。否则，处理这些污染物需要非常高的温度，并且会大量分解材料。该团队可在不破坏正极材料的情况下对其进行清理，具体方法为机械分离正、负极材料，并使正极粉末通过等离子体反应器以去除使用电池时产生的污染。以往的电池回收技术需要通过机械粉碎和熔炼电池材料分离出单个元素，或是将电池溶解在强酸中。这类基于酸的技术会产生大量金属，从而抵消了最初用于生产正极的所有工作。这些方法被认为是间接的，因为这只是将电池材料分解成元素成分，而不是将其重构、再生成新的电池材料。在废旧电池的使用周期中，会从正极材料中流失一些锂，因此研究团队将少量锂添加回再生出的正极粉末中，生产出比全新正极材料更便宜的材料。 “如果你有一块面团，你可以试着轻轻揉捏它并赋予它不同的结构，但基本上不要去管它。”Princeton NuEnergy联合创始人兼技术顾问Bruce Koel解释道，“你不该去破坏它或将其分解成面粉和黄油。” 目前美国只有约5%的废旧锂电池得到了回收。根据普林斯顿大学的美国净零排放研究，想要在本世纪中叶达到净零排放，意味着电动汽车的数量将从今天的大约100万辆增加到2.1亿-3.3亿辆。电动汽车电池的使用寿命为5-10年，每辆车大约有3000个电池单元（具体取决于型号）。IHC Markit的分析预计，目前约有100亿（约46.5万吨）废旧动力电池需要处理，预计到2025年这一数字将增长到290亿。考虑到电池回收领域的热潮，拥有竞争性技术的公司可能会涌现，Princeton NuEnergy正在寻求扩大生产规模。来自台湾的纬创绿色科技公司（Wistron Greentech）最近与其合作启动了一个试点项目，该公司是科技公司主要的废物处理商之一。 Princeton NuEnergy目前正在该公司德克萨斯州的工厂建设一条加工线，计划在2022年将产量提升到每天至少一吨。一条曾用于从电子产品印刷电路板中回收黄金的生产线将被改造为Princeton NuEnergy的电池回收加工线。从黄金到锂、钴等电池材料，这也体现了当下市场需求的转变。 “我们认为，将该技术应用在一个真正的工业项目中会是一个巨大的机会，这将使我们能够大规模回收和重新利用锂电池。”阎超说道。 Koel表示，扩大这一技术规模，不仅可以缓解进口矿产的供应链问题，还可以降低对过度开采地区的矿产需求，这些地区的环境和劳工问题普遍较严重。例如，正极的关键成分钴大多产于刚果，那里的采矿业存在大量童工问题。 目前，该团队研发出的再生正极在小型纽扣电池中的测试性能十分出色。研究人员希望在几年内继续提高回收能力，并从消费类电子产品电池扩展到电动汽车电池，甚至可能扩展到使用再生材料制造全电池。
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