科学者たちは、リン酸鉄リチウム電池のリサイクルコストを80％から90％削減できる新しい技術を開発しました

最もリチウム電池現在、陰極の一部としてコバルトと呼ばれる希少で高価な金属を使用していますが、材料の採掘には莫大な環境コストがかかると外国メディアが報じています。リン酸リチウム、そして新しいブレークスルーは、カソード材料の環境に優しい特性をさらに改善する可能性があり、現在の方法で使用されているエネルギーのほんの一部を使用して、使い切ると元の状態に戻すことができます。

カリフォルニア大学サンディエゴ校のナノエンジニアが実施した、リサイクルに焦点を当てた研究カソード電池ニッケルやコバルトなどの重金属を捨てることで、これらのタイプのバッテリーは、これらの材料が採掘される景観や水源の劣化、および労働者の危険な状態への暴露を回避するのに役立ちます。

コバルト関連の問題に対する認識の高まりは、IBMやテスラなどの大企業が今年モデル3をリン酸鉄リチウム電池で販売し始めたなど、多くの人が代替の電池設計を探していることで、業界の変革に役立っています。これらの電池はより安全で長持ちします。製造コストは低くなりますが、使い切ったらリサイクルするのに費用がかかるというデメリットがあります。

カリフォルニア大学サンディエゴ校のナノエンジニアリング教授であるChenZheng氏は、「リサイクルするのは費用効果が高くありません」と述べています。「これはプラスチックと同じジレンマです。材料は安価ですが、リサイクルの方法です。そうではありません。\"

回復のブレークスルーは、リチウム鉄ホスの分解の背後にあるいくつかのメカニズムに焦点を当てていますリン酸電池はリサイクルされるため、このプロセスによって構造が変化し、リチウムイオンが失われるとカソードにギャップが生じ、鉄とリチウムイオンが結晶構造内の場所を交換します。これにより、リチウムイオンがトラップされ、電池内での循環が妨げられます。

チームは市販のものを取りましたリチウムリン酸鉄電池を使い切って貯蔵容量の半分にした後、電池を分解し、得られた粉末をリチウムとクエン酸の溶液に浸し、きれいに洗浄して乾燥させ、約60〜80℃に加熱しました。その後、粉末は新しいカソードになり、ボタンとポーチのバッテリーでテストされ、チームはその性能が元の状態に復元されていることを発見しました。

これは、リサイクル技術が補充するだけでなく、バッテリーのリチウムイオンストックだけでなく、リチウムイオンと鉄イオンをカソード構造の元の位置に戻すこともできます。これは、鉄イオンに電子を提供するクエン酸の添加により、通常は鉄イオンをはじく正電荷が減少するためです。元の位置に移動することから。これらすべての結果は、リチウムイオンは放出され、バッテリーにリサイクルされます。

チームの調査によると、その技術は、現在の回収方法よりも80〜90％少ないエネルギーを使用し、約75％少ない温室効果ガスを排出します。リン酸リチウムイオン電池これは良いスタートですが、チームは、これらのバッテリーを大量に収集して輸送することの全体的な環境フットプリントを決定するために、さらなる研究が必要であると言います。

「これらのプロセスを最適化する方法を見つけることが次の課題です。これにより、リサイクルプロセスが業界で採用されるようになります。」

研究はジャーナルジュールに掲載.