Quy trình thông thường thu hồi một số vật liệu pin dựa vào axit ăn da, vô cơ và các hóa chất độc hại có thể tạo ra tạp chất. Nó cũng đòi hỏi sự phân tách và kết tủa phức tạp để thu hồi các kim loại quan trọng.

Tuy nhiên, việc thu hồi các kim loại như coban và lithium có thể làm giảm cả ô nhiễm và sự phụ thuộc vào các nguồn nước ngoài cũng như phụ thuộc vào chuỗi cung ứng.

Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã cải tiến các phương pháp hòa tan pin trong dung dịch lỏng nhằm giảm lượng hóa chất độc hại được sử dụng trong quy trình.

Giải pháp đơn giản, hiệu quả và thân thiện với môi trường này do các nhà nghiên cứu ORNL phát triển đã khắc phục được những trở ngại chính mà các phương pháp tiếp cận trước đây đưa ra.

Pin đã qua sử dụng được ngâm trong dung dịch axit xitric hữu cơ - có tự nhiên trong trái cây họ cam quýt - hòa tan trong ethylene glycol, một chất chống đông thường được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng như sơn và trang điểm.

Axit citric có nguồn gốc bền vững và an toàn hơn nhiều khi xử lý so với axit vô cơ. Giải pháp xanh này đã tạo ra một quá trình phân tách và thu hồi kim loại hiệu quả vượt trội từ điện cực tích điện dương của pin, được gọi là cực âm. Cực âm chứa các vật liệu quan trọng nên nó là bộ phận đắt nhất của bất kỳ loại pin nào, chiếm hơn 30% chi phí”.

Phương pháp tiếp cận của các nhà nghiên cứu có thể giúp giảm chi phí pin theo thời gian. Nghiên cứu được thực hiện tại Cơ sở Sản xuất Pin của ORNL, trung tâm nghiên cứu và phát triển sản xuất pin truy cập mở lớn nhất Hoa Kỳ.

Kỹ thuật tái chế được phát triển ở đó đã lọc gần 100% coban và lithium từ cực âm mà không đưa tạp chất vào hệ thống. Nó cũng cho phép tách hiệu quả dung dịch kim loại khỏi các cặn khác.

Quan trọng nhất, nó phục vụ chức năng thứ hai bằng cách thu hồi hơn 96% coban chỉ trong vài giờ mà không cần bổ sung thêm nhiều hóa chất thông thường trong một quy trình thường phức tạp để cân bằng nồng độ axit theo cách thủ công.

Trưởng nhóm nghiên cứu Lu Yu cho biết: “Đây là lần đầu tiên một hệ thống giải pháp bao gồm cả chức năng lọc và phục hồi”. “Thật thú vị khi phát hiện ra rằng coban sẽ kết tủa và lắng xuống mà không bị can thiệp thêm. Chúng tôi không mong đợi điều đó”.

Loại bỏ nhu cầu sử dụng thêm hóa chất giúp giảm chi phí và tránh tạo ra các sản phẩm phụ hoặc chất thải thứ cấp.

Ilias Belharouak, thành viên công ty và người đứng đầu bộ phận điện khí hóa của ORNL cho biết: “Chúng tôi rất vui vì quy trình tái chế do các nhà khoa học phát triển có thể mở đường cho việc thu hồi nhiều hơn các vật liệu quan trọng của pin”.

Hiệu suất lọc của axit xitric và ethylene glycol đã được khám phá trước đây, nhưng phương pháp đó sử dụng nhiều axit hơn và nhiệt độ thấp hơn, tỏ ra kém hiệu quả hơn. Các nhà nghiên cứu đã rất ngạc nhiên trước tốc độ thẩm thấu trong dung dịch với axit hữu cơ thường phải mất 10-12 giờ, nhưng giờ việc này chỉ mất một giờ. Các dung dịch thông thường sử dụng axit vô cơ cũng chậm hơn vì chúng bao gồm nước, chất có điểm sôi làm hạn chế nhiệt độ của phản ứng. Chi tiết tham khảo tại:

Lu Yu, Yaocai Bai, Rachid Essehli, Anuj Bisht, Ilias Belharouak. Efficient separation and coprecipitation for simplified cathode recycling. Energy Storage Materials, 2023; 63: 103025 DOI: 10.1016/j.ensm.2023.103025

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: info@imc.org.vn   Website: https://imc.org.vn