บทความนี้ได้รับการตรวจสอบตามขั้นตอนและนโยบายการบรรณาธิการของ Science X บรรณาธิการเน้นย้ำคุณลักษณะต่อไปนี้ในขณะที่รับประกันความสมบูรณ์ของเนื้อหา:
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ทิ้งแล้วจากโทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป และรถยนต์ไฟฟ้าจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ กำลังสะสมกันมากขึ้น แต่ทางเลือกในการรีไซเคิลยังคงจำกัดอยู่เพียงการเผาหรือสลายแบตเตอรี่ที่เสียด้วยสารเคมีเท่านั้น วิธีการในปัจจุบันอาจก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมและยากต่อการผลิตในระดับอุตสาหกรรมในเชิงเศรษฐกิจ
กระบวนการแบบดั้งเดิมจะรีไซเคิลวัสดุแบตเตอรี่บางส่วนและอาศัยด่างกัดกร่อน กรดอนินทรีย์ และสารเคมีอันตรายที่อาจทำให้เกิดสิ่งเจือปนได้ การสกัดโลหะที่สำคัญยังต้องใช้กระบวนการแยกและการตกตะกอนที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม การรีไซเคิลโลหะ เช่น โคบอลต์และลิเธียมสามารถลดมลพิษ การพึ่งพาแหล่งต่างประเทศ และการอุดตันในห่วงโซ่อุปทานได้
นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ สังกัดกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกา ได้พัฒนาวิธีการละลายแบตเตอรี่ในสารละลายของเหลว เพื่อลดปริมาณสารเคมีอันตรายที่ใช้ในกระบวนการดังกล่าว งานวิจัยของพวกเขาได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Energy Storage Materials
โซลูชันที่เรียบง่าย มีประสิทธิภาพ และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่พัฒนาโดยนักวิจัยของ ORNL สามารถเอาชนะอุปสรรคสำคัญที่พบกับวิธีการก่อนหน้านี้ได้
แบตเตอรี่ที่ใช้แล้วจะถูกแช่ในสารละลายกรดซิตริกอินทรีย์ (พบได้ตามธรรมชาติในผลไม้รสเปรี้ยว) ที่ละลายในเอทิลีนไกลคอล ซึ่งเป็นสารป้องกันการแข็งตัวที่มักใช้ในผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภค เช่น สีและเครื่องสำอาง กรดซิตริกมาจากแหล่งที่ยั่งยืนและปลอดภัยกว่าในการจัดการมากกว่ากรดอนินทรีย์ สารละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมนี้ให้กระบวนการที่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งในการแยกและรีไซเคิลโลหะในอิเล็กโทรดที่มีประจุบวกของแบตเตอรี่ ซึ่งเรียกว่าแคโทด
“เนื่องจากแคโทดประกอบด้วยวัสดุที่สำคัญ แคโทดจึงเป็นชิ้นส่วนที่มีราคาแพงที่สุดของแบตเตอรี่ใดๆ คิดเป็นมากกว่า 30 เปอร์เซ็นต์ของต้นทุนทั้งหมด” Yaokai Bai สมาชิกกลุ่มวิจัยแบตเตอรี่ของ ORNL กล่าว “แนวทางของเราอาจลดต้นทุนแบตเตอรี่ลงได้ในระยะยาว” การศึกษานี้ดำเนินการที่โรงงานผลิตแบตเตอรี่ของ Oak Ridge National Laboratory ซึ่งเป็นศูนย์วิจัยและพัฒนาแบตเตอรี่แบบเปิดโล่งที่ใหญ่ที่สุดในสหรัฐอเมริกา
เทคโนโลยีการประมวลผลที่พัฒนาขึ้นช่วยให้สามารถแยกโคบอลต์และลิเธียมออกจากแคโทดได้เกือบ 100% โดยไม่นำสิ่งเจือปนเข้าไปในระบบ นอกจากนี้ ยังแยกสารละลายโลหะออกจากสารตกค้างอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งที่ดีที่สุดก็คือ หน้าที่รองคือการกู้คืนโคบอลต์ได้มากกว่า 96% ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงโดยไม่ต้องเติมสารเคมีเพิ่มเติม ซึ่งมักจะเป็นกระบวนการด้วยมือที่ซับซ้อนสำหรับการปรับสมดุลระดับกรด
“นี่เป็นครั้งแรกที่ระบบโซลูชันหนึ่งครอบคลุมฟังก์ชันการชะล้างและการประมวลผล” หัวหน้าคณะนักวิจัย Lu Yu กล่าว “เป็นเรื่องน่าสนใจที่พบว่าโคบอลต์ตกตะกอนและตกตะกอนโดยไม่มีการรบกวนเพิ่มเติม ซึ่งเราไม่ได้คาดหวังสิ่งนี้”
การขจัดความจำเป็นในการใช้สารเคมีเพิ่มเติมจะช่วยลดต้นทุนและหลีกเลี่ยงการเกิดผลิตภัณฑ์พลอยได้หรือของเสียรอง “เราตื่นเต้นที่กระบวนการรีไซเคิลที่นักวิทยาศาสตร์ของเราพัฒนาขึ้นนี้สามารถปูทางไปสู่การรีไซเคิลวัสดุแบตเตอรี่ที่สำคัญในวงกว้างมากขึ้น” Ilyas Belharouaq นักวิจัยองค์กรและผู้อำนวยการฝ่ายการผลิตไฟฟ้าที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge กล่าว
ไป๋กล่าวว่าคุณสมบัติการชะล้างของกรดซิตริกและเอทิลีนไกลคอลได้รับการศึกษามาก่อนแล้ว แต่ใช้วิธีนี้ซึ่งใช้กรดมากขึ้น ใช้อุณหภูมิที่ต่ำกว่า และมีประสิทธิภาพน้อยกว่า
“เราประหลาดใจที่สารนี้หลุดออกจากสารละลายได้เร็วขนาดนี้” Bai กล่าว “กรดอินทรีย์มักใช้เวลา 10 ถึง 12 ชั่วโมง แต่กรดอนินทรีย์ใช้เวลาเพียงชั่วโมงเดียวเท่านั้น” สารละลายแบบดั้งเดิมที่ใช้กรดอนินทรีย์จะละลายช้ากว่าเนื่องจากมีน้ำอยู่ ซึ่งจุดเดือดของกรดจะจำกัดอุณหภูมิของปฏิกิริยา
ข้อมูลเพิ่มเติม: Lu Yu et al. การแยกและการตกตะกอนร่วมที่มีประสิทธิภาพสำหรับการรีไซเคิลแคโทดแบบง่าย วัสดุจัดเก็บพลังงาน (2023) DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025
หากคุณพบข้อผิดพลาดในการพิมพ์ ไม่ถูกต้อง หรือต้องการส่งคำขอแก้ไขเนื้อหาในหน้านี้ โปรดใช้แบบฟอร์มนี้ สำหรับคำถามทั่วไป โปรดใช้แบบฟอร์มติดต่อของเรา สำหรับคำติชมทั่วไป โปรดใช้ส่วนความคิดเห็นสาธารณะด้านล่าง (ปฏิบัติตามแนวทาง)
ความคิดเห็นของคุณมีความสำคัญต่อเรามาก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีข้อความจำนวนมาก เราจึงไม่สามารถรับประกันการตอบกลับแบบส่วนตัวได้
ที่อยู่อีเมลของคุณจะถูกใช้เพื่อแจ้งผู้รับว่าใครเป็นผู้ส่งอีเมลเท่านั้น ที่อยู่อีเมลของคุณและผู้รับจะไม่ถูกนำไปใช้เพื่อจุดประสงค์อื่นใด ข้อมูลที่คุณป้อนจะปรากฏในอีเมลของคุณและ Tech Xplore จะไม่จัดเก็บไว้ในรูปแบบใดๆ
เว็บไซต์นี้ใช้คุกกี้เพื่ออำนวยความสะดวกในการนำทาง วิเคราะห์การใช้บริการของเรา รวบรวมข้อมูลการปรับแต่งโฆษณา และจัดทำเนื้อหาจากบุคคลที่สาม เมื่อคุณใช้เว็บไซต์ของเรา แสดงว่าคุณรับทราบว่าได้อ่านและเข้าใจนโยบายความเป็นส่วนตัวและข้อกำหนดการใช้งานของเราแล้ว