《汽车电池回收新方法 使用更少能源和危险化学品》

  • 来源专题:工业强基
  • 编译者: 张欣
  • 发布时间:2024-07-05
  • 伯明翰大学的研究人员宣布了一种回收报废电动汽车电池中价值最高的部件——电池阴极的新方法。与目前的回收方法相比,这种方法能耗更低,使用的有害化学物质也更少。

    新方法是使用抗坏血酸(维生素C)等有机酸作为浸出剂,并在第一代日产Leaf电池的正极材料上进行了测试,该电池已为4万英里的行驶提供了动力,该测试结果发表在ChemRxiV上。结果表明,抗坏血酸选择性地浸出低价值电极材料(锂锰氧化物),并使高价值镍和钴基材料处于固态,可以直接回收。

    这种新方法在简化电池回收方面具有相当大的潜力,目前的电池回收主要是通过使用强酸溶解电池阴极来回收元素。这就带来了一个额外的难题,即如何处理回收过程中产生的潜在危险废物。此外,它依赖于电池的初始粉碎,这会混合成分并产生一堆只能通过化学过程分离的化学物质。

    这种新的浸出方法由伯明翰化学学院的Peter Slater教授、Paul Anderson教授和Laura Driscoll博士发明,并已获得伯明翰企业大学的专利。该研究是ReLiB(电动汽车锂离子电池的回收和再利用)项目的一部分,项目是由伯明翰大学领导的多机构研究人员联盟,旨在提高回收过程的速度、经济性和环境足迹。

    Slater教授评论道:“电池化学,尤其是阴极化学,正在不断发展,以满足对更高能量密度的需求。然而,电池回收一直保持相对静态,并专注于将阴极分解为各自的元素成分,特别是在回收混合化学时,这会使阴极材料的内部价值损失很大。回收混合化学品的挑战是将低价值和高价值材料分离出来。我们的方法去除了低价值材料,同时使高价值材料保持固态,因此可以直接回收值。”

    研究团队从现实角度开始了他们的研究,观察了回收链中的实际情况。他们选择了日产Leaf的电池,因为这款车是第一款大众市场电动汽车,汽车和电池都将是首批进入回收链和回收行业的汽车。

    Slater教授补充道,“我们的方法将减少回收阴极材料的成本和步骤数量,这样它们就可以再制造并重新投入新的电池中,对环境的影响最小。”

    该研究团队目前正在扩大这种方法的规模,并正在寻找长期合作伙伴进行试点研究,将这项技术应用于现有的基础设施,或合作进行进一步的研究以开发该系统。

  • 原文来源:https://techxplore.com/news/2023-10-approach-car-battery-recycling-energy.html
相关报告
  • 《新的回收方法可以从电动汽车电池中回收98%的锂》

    • 来源专题:工业强基
    • 编译者:张欣
    • 发布时间:2024-07-05
    • 一项研究显示,一种新的回收方法可以回收电动汽车电池中使用的100%的铝和98%的锂。这一过程旨在解决电动汽车电池回收的瓶颈和浪费问题,这是电动汽车电池可持续性的一个重要因素。 研究公告称,该方法还将镍、钴和锰等宝贵原材料的损失降至最低。在这个过程中不需要昂贵或有害的化学物质,因为研究人员使用草酸——一种可以在大黄和菠菜等植物中找到的有机酸。 Chalmers的博士生Léa Rouquette说:“到目前为止,还没有人找到准确的条件来使用草酸分离这么多锂,同时去除所有的铝。由于所有电池都含有铝,我们需要能够在不损失其他金属的情况下去除铝。”。 在大学实验室里,二手车电池的粉末状物质溶解在酸中。研究人员表示,通过微调温度、浓度和所需时间,他们的新工艺取得了“显著”的效果。Chalmers副教授Martina Petranikova表示:“我们需要无机化学品的替代品。当今工艺中最大的瓶颈之一是去除铝等残留材料。这是一种创新方法,可以为回收行业提供新的替代品,并帮助解决阻碍发展的问题。”。 水基回收方法称为湿法冶金。在传统的湿法冶金中,电动汽车电池中的所有金属都溶解在无机酸中。然后去除铝和铜等“杂质”,然后分别回收钴、镍、锰和锂等有价值的金属。研究人员表示,尽管残留的铝和铜含量很小,但需要几个纯化步骤,而这个过程中的每一步都可能导致锂的损失。 利用这种新方法,研究人员颠倒了顺序,首先回收锂和铝。粉碎的废物和草酸的混合物被过滤,留下液体中的铝和锂以及固体中的其他金属。这减少了制造新电池所需的贵重金属的浪费。 该过程的下一步是分离铝和锂。Rouquette说:“由于这些金属具有非常不同的性质,我们认为分离它们并不困难。我们的方法是一条很有前途的电池回收新途径,这条途径肯定值得进一步探索。”。随着这种方法的推广,他们希望能早日应用于工业。 该组织参与了与公司的各种合作,以开发电动汽车电池回收利用。它是大型研发项目的合作伙伴,如沃尔沃和北伏的Nybat项目。
  • 《爱媒关注电动汽车电池回收技术及风险管理制度设计》

    • 来源专题:先进材料
    • 编译者:李丹
    • 发布时间:2023-11-10
    • 爱尔兰国家广播电台11月3日报道,爱尔兰政府承诺到 2030 年将温室气体排放量减少一半,并到 2050 年实现气候中和经济。交通运输部门成为大幅减少排放的关键领域。政府战略计划到2030年使 30%的私家车实现电气化,此后仅允许销售电动汽车。未来将产生大量的废电池,存在较大安全风险,宜在回收技术、从业人员技能资格方面加强研究和制度设计。 一、电动汽车废旧电池管理问题将日益凸显。锂离子电池使用寿命有限,会经历电池退化的化学和物理过程,限制电池随时间推移保持电量的能力。研究表明,当电池健康状况降至80%以下时,就达到了使用寿命,相当于预计寿命为8到13年。这一事实与电动汽车销量的指数级增长相结合,将导致大量废旧电动汽车电池需要未来的废物管理。环境问题以及与高压电池相关的重大个人健康和安全风险引发了有关汽车行业如何安全处理这种额外危险废物流的重要问题。 二、废旧电池的处理技术。电动汽车电池回收流程大致可分为四个主要领域;预处理(拆卸和分类)、火法冶金(熔炼)、湿法冶金(浸出)和直接回收(物理过程)。火法回收是当今商业化的最直接的工艺。但它不具有选择性,特定金属的回收极其困难,锂和其他阴极元素通常会在此过程中损失。 任何不改变电池单元结构的过程都被视为预处理。这一关键步骤可能包括在拆除电池组之前停用和关闭车辆的高压电气系统。拆卸后对电池进行放电,拆解电池管理系统并分离电池组结构部件,以便于回收。从爱尔兰的角度来看,预处理阶段将在这里进行,然后电池被运往欧洲继续回收。 湿法冶金回收是一种选择性极高的工艺,可以回收大量高纯度的电池元素。Duesenfeld、Northvolt和Lithion等公司坚称,使用这种方法,他们可以回收高达 95% 的电池组件,包括黑色物质(锂、锰、钴和镍)。直接回收有望成为最可持续的方法,因为回收的材料可以直接用于新电池的生产,但这一过程尚未商业化。 三、废电池存在安全风险。锂离子电池通常被认为是安全的,但与任何包含电源的组件一样,也存在危险。电动汽车火灾通常源于一种称为热失控的过程,在某些条件下会导致电池组破裂并释放有毒气体。美国环保署的一份报告强调了回收设施中消费品电池火灾日益增长的趋势,2013年至2020年间发生245起火灾,这些火灾是由于(或可能由于)锂离子电池引起的。电动汽车电池组典型电压约为 400 伏直流电。制造商可能会使用更高的范围,例如保时捷 Taycan使用 800 伏电池。这会造成明显的危险,例如触电、电烧伤、电弧闪光(电爆炸)和致命的触电。 四、欧盟的电池监管框架和对爱尔兰的建议。报废电动汽车电池具有高度可回收性,有可能创建真正的循环价值链。欧洲绿色新政的一个重要成果是新的电池监管框架,规定了可持续性、安全性和寿命终止管理的强制性要求,同时根据延伸的生产者责任立法向电池制造商分配了额外责任。 尽管电动汽车对爱尔兰市场来说并不陌生,但它们尚未普及,很少达到报废状态,围绕这些电池所造成的技术和危险存在技能差距。目前,电动汽车售后人员尚无国际标准资质。爱尔兰利益相关者可以带头制定经过认证的行业标准,以确保所有使用电动汽车及其电池的人员都是专家,并充分意识到相关的个人和环境风险。这样的汽车行业规制将确保只有合格的技术人员和操作人员才有资格从事电动汽车工作,这将减少发生严重事故的可能性,同时凸显电动汽车电池对公众的危险。 来自中华人民共和国驻爱尔兰大使馆经济商务处