Çığır açan araştırma, pil geri dönüşümünü daha ekonomik hale getiriyor

0
10

Doğrudan geri dönüşüm, bir lityum iyon pili geri dönüştürmenin en az enerji yoğun yöntemidir. Kredi: ReCell Merkezi.

Pil geri dönüşümünü maliyet etkin hale nasıl getiririz? ReCell merkezindeki bilim adamları bu hedefe doğru bir adım daha attılar.

Lityum iyon piller, teknolojik günümüzün ve geleceğimizin motorlarıdır. Popülerliği artan akıllı telefonlar ve dizüstü bilgisayarlar ve elektrikli araçlar (EV’ler) gibi taşınabilir elektronik cihazlara güç sağlarlar. Ancak, özellikle otomobillerde lityum iyon pillerin artan kullanımı, onları geri dönüştürme teknolojisini geride bıraktı. Şimdi, merkezi Enerji Bakanlığı’nın (DOE) Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda bulunan, ülkenin ilk gelişmiş pil geri dönüşüm araştırma ve geliştirme merkezi olan ReCell Center’daki bilim adamları, yapma yolunda duran en büyük engellerden birini ortadan kaldıran çok önemli bir keşif yaptılar. ekonomik olarak uygun lityum iyon pillerin geri dönüştürülmesi.

Günümüzde kullanılan geri dönüşüm süreçleri, pil üreticileri için düşük değerli formlardaki metallerin geri kazanılmasını sağlar. Ufukta muazzam bir sorun beliriyor: On yıldan daha kısa bir süre içinde araştırmacılar, elektrikli araçlardan gelen iki milyon ton kullanım ömrü sonu lityum iyon pilin her yıl kullanımdan kaldırılacağını tahmin ediyor. Ömrünü tamamlamış EV pillerinin sayısı şu anda düşük, ancak eski model araçlar kullanım ömürlerinin sonuna ulaştıkça önemli ölçüde artmak üzere ve mevcut geri dönüşüm altyapısı akına hazır değil.

ReCell ekibinin bir parçası olan Michigan Teknoloji Üniversitesi’ndeki (MTU) araştırmacılar, bir pilin pozitif yüklü elektrotu olan katodu oluşturan değerli malzemeleri ayırmak için yenilikçi bir süreç geliştirdiler.

Argonne’deki Malzeme Mühendisliği Araştırma Tesisindeki bilim adamları, MTU’nun yenilikçi ayırma sürecini büyüterek EV pillerinin büyük ölçekli geri dönüşümünün yolunu açıyor. EV pillerinin katot malzemeleri otomobil üreticisine ve üretim yılına bağlı olarak değiştiğinden, bir geri dönüştürücünün lityum metal oksitlerin bir karışımını alması gerekir—lityum kobalt oksit, lityum nikel manganez kobalt oksit, lityum nikel kobalt alüminyum oksit, lityum demir fosfat, vb. – ve bu malzemelerin yeniden kullanılması için her birini ayırın. Bir zamanlar imkansız olan bu görev birdenbire mümkün görünüyor.

Hakemli bilimsel dergi Energy Technology’de yayınlanan yeni bir makalede, MTU ve ReCell araştırmacıları keşiflerini detaylandırıyor: köpük yüzdürme adı verilen eski bir süreçte yeni bir bükülme kullanarak tek tek katot malzemelerini ayırma yöntemi.

Madencilik endüstrisi tarafından uzun yıllar cevherleri ayırmak ve saflaştırmak için kullanılan köpüklü yüzdürme, malzemeleri bir yüzdürme tankında suyu itip yüzdürmelerine veya suyu emmelerine ve batmalarına göre ayırır. Genellikle katot malzemeleri batar, bu da birbirlerinden ayrılmalarını zorlaştırır. Bu, ReCell ekibinin deneylerinde kullandığı iki yaygın EV pil katot malzemesi olan lityum nikel manganez kobalt oksit (NMC111) ve lityum manganez oksit (LMO) için geçerlidir. Araştırmacıların bulduğu şey, katot malzemelerinden biri olan NMC111’in hedef malzemenin suyu itmesini sağlayan bir kimyasalın eklenmesiyle yüzdürülmesiyle ayırmanın sağlanabileceğiydi.

Katot malzemeleri ayrıldıktan sonra, araştırmacılar, test ederek, sürecin malzemelerin elektrokimyasal performansı üzerinde ihmal edilebilir bir etkisi olduğunu belirlediler. Her ikisi de yüksek saflık seviyelerine sahipti (yüzde 95 veya üzeri).

Argonne’de bir malzeme bilimcisi ve çalışmanın ortak yazarı olan Jessica Durham, “Bu çok önemli” diyor, “çünkü pil endüstrisi yeni pillerde yeniden kullanmak için geri dönüştürülmüş katot malzemesi alacaksa, saflıktan ödün vermeyecekler. “

Araştırma, ReCell Center’ın daha az enerji yoğun işleme yöntemleri geliştirme ve doğrudan geri dönüşüm için değerli malzemeleri toplama misyonuyla bağlantılıdır – kimyasal yapıyı bozmadan pil bileşenlerinin doğrudan geri kazanılması, yenilenmesi ve yeniden kullanılması. Merkez, DOE’nin Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı Argonne ve Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı, Michigan Teknoloji Üniversitesi, San Diego’daki California Üniversitesi ve Worcester Politeknik Enstitüsü arasındaki bir işbirliğidir.

ReCell’in keşfi, lityum iyon pillerin geri dönüşüm maliyetinin düşürülmesi; ömrünü tamamlamış lityum iyon piller için karlı bir geri dönüşüm pazarının büyümesini teşvik etmek; hem üreticiler hem de tüketiciler için elektrikli araçların maliyetini düşürmek; Amerika Birleşik Devletleri’nin küresel pil geri dönüşüm endüstrisinde rekabet etmesini sağlamak; geri dönüştürülmüş pil malzemelerinin yerel kaynaklarının kullanımını artırarak ABD enerji bağımsızlığını güçlendirmek; ve ABD’nin yabancı malzeme kaynaklarına bağımlılığını azaltmak.

Ancak şimdilik, ReCell Center ekibi, ekonomik olarak uygun olan lityum iyon piller için adım adım eksiksiz bir geri dönüşüm süreci oluşturmaya lazerle odaklanmış durumda. Ancak o zaman yaygın olarak benimsenecektir.

Durham, “Bu geri dönüşümü yapmak için hangi yöntem kullanılırsa kullanılsın, geri dönüştürücünün bundan kar edebilmesi gerekir” diyor. “Sonunda toplam sürecin karlı olması gerektiğini bilerek adımları bir araya getiriyoruz.”

Pil parçaları ezilmeden veya eritilmeden geri dönüştürülebilir Daha fazla bilgi: Tinu-Ololade Folayan ve diğerleri, Harmanlanmış Katot Malzemelerinin Köpük Yüzdürme ile Doğrudan Geri Dönüşümü, Energy Technology (2021). DOI: 10.1002/ente.202100468 Argonne Ulusal Laboratuvarı tarafından sağlanmıştır

Alıntı: Çığır açan araştırma, pil geri dönüşümünü daha ekonomik hale getiriyor (2021, 28 Eylül) 1 Ekim 2021’de https://techxplore.com/news/2021-09-breakthrough-battery-recycling-technical.html adresinden alındı

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı verilmiştir.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz