Отработанные литий-ионные аккумуляторы содержат ценные материалы, которые нелегко отделить друг от друга с целью переработки. Использованные батареи — надежный источник таких металлов, в частности, никеля и кобальта, но современные методы, используемые для их разделения, не слишком эффективны и имеют свои недостатки с экологической точки зрения. В новой технологии при помощи электрохимии достигается более эффективное разделение и извлечение металлов, благодаря чему отработанные батареи могут стать крайне важным вторичным источником кобальта и никеля, запасы которых в настоящее время истощаются.
Исследование, проведенное в США профессором химической и биомолекулярной инженерии Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне Сяо Су, использует выборочное электроосаждение для извлечения ценных металлов из коммерчески производимых электродов. Опубликованный в журнале Nature Communications метод дает чистоту конечного продукта в 96.4 и 94.1 % для кобальта и никеля соответственно.
Как заявил профессор Су, кобальт и никель обладают схожими электрохимическими свойствами, что затрудняет для химиков извлечение чистых форм каждого металла из электродов батареи.
«Существует большое количество методов извлечения кобальта и никеля из электродов батареи, но все они имеют свои недостатки», — говорит Су. — Большинство из них требует энергоемких высокотемпературных процессов или сильных растворителей, которые добавляют проблем с утилизацией. Индустрии нужны методы, которые не создадут дополнительных проблем, таких как высокое потребление энергии или токсичные отходы».
Уникальным аспектом этого исследования является разработка группой перестраиваемого жидкого электролита и полимерного покрытия на электродах. Регулируя концентрацию солей в электролите и толщину полимерного покрытия, исследователи отметили, что отчетливые отложения кобальта и никеля накапливались на поверхностях электродов в результате последовательного электроосаждения. К концу процесса на электроде были собраны покрытия высокой чистоты из кобальта и никеля.
Как сообщается в исследовании, экономический анализ нового подхода подтвердил конкурентоспособность с существующими методами утилизации литиевых батарей, если учесть материальные доходы, стоимость материалов и потребление энергии.
«В будущем нам потребуется инженерная оптимизация процесса, но это первое тестовое исследование подтверждает, что низкотемпературное электрохимическое извлечение кобальта и никеля возможно», — пояснил профессор.
