1. Các vấn đề ô nhiễm sau khi tái chế lithium sắt photphat
Thị trường tái chế pin điện rất lớn, và theo các viện nghiên cứu liên quan, tổng lượng pin điện đã qua sử dụng tích lũy tại Trung Quốc dự kiến sẽ đạt 137,4 MWh vào năm 2025.
Đang lấy pin lithium sắt photphatVí dụ, có hai cách chính để tái chế và sử dụng các loại pin điện đã qua sử dụng: một là sử dụng theo chuỗi, và cách kia là tháo dỡ và tái chế.
Sử dụng theo kiểu tầng đề cập đến việc sử dụng các pin năng lượng lithium sắt photphat có dung lượng còn lại từ 30% đến 80% sau khi tháo dỡ và tái kết hợp, và ứng dụng chúng vào các lĩnh vực có mật độ năng lượng thấp như lưu trữ năng lượng.
Như tên gọi cho thấy, việc tháo dỡ và tái chế đề cập đến việc tháo dỡ các pin năng lượng lithium sắt photphat khi dung lượng còn lại dưới 30%, và thu hồi các nguyên liệu thô của chúng, chẳng hạn như lithium, phốt pho và sắt trong điện cực dương.
Việc tháo dỡ và tái chế pin lithium-ion có thể giảm thiểu việc khai thác nguyên liệu thô mới, bảo vệ môi trường và mang lại giá trị kinh tế to lớn, giúp giảm đáng kể chi phí khai thác, chi phí sản xuất, chi phí nhân công và chi phí bố trí dây chuyền sản xuất.
Quá trình tháo dỡ và tái chế pin lithium-ion chủ yếu bao gồm các bước sau: đầu tiên, thu gom và phân loại pin lithium thải, sau đó tháo dỡ pin, và cuối cùng là tách và tinh chế kim loại. Sau khi thực hiện, các kim loại và vật liệu thu hồi được có thể được sử dụng để sản xuất pin mới hoặc các sản phẩm khác, giúp tiết kiệm chi phí đáng kể.
Tuy nhiên, hiện nay, bao gồm cả một nhóm các công ty tái chế pin, chẳng hạn như công ty con của Ningde Times Holding Co., Ltd. và Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., đều đang đối mặt với một vấn đề nan giải: tái chế pin sẽ tạo ra các sản phẩm phụ độc hại và phát thải các chất gây ô nhiễm nguy hiểm. Thị trường đang rất cần các công nghệ mới để cải thiện tình trạng ô nhiễm và độc tính của quá trình tái chế pin.
2. LBNL đã tìm ra các vật liệu mới để giải quyết vấn đề ô nhiễm sau quá trình tái chế pin.
Mới đây, Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley (LBNL) ở Hoa Kỳ đã thông báo rằng họ đã tìm ra một loại vật liệu mới có thể tái chế pin lithium-ion đã qua sử dụng chỉ bằng nước.
Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley được thành lập năm 1931 và do Đại học California quản lý thay mặt cho Văn phòng Khoa học thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Nơi đây đã giành được 16 giải Nobel.
Vật liệu mới do Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley phát minh được gọi là chất kết dính tháo nhanh (Quick-Release Binder). Pin lithium-ion làm từ vật liệu này có thể dễ dàng tái chế, thân thiện với môi trường và không độc hại. Chúng chỉ cần được tháo rời và cho vào nước kiềm, sau đó lắc nhẹ để tách các thành phần cần thiết. Tiếp theo, các kim loại được lọc ra khỏi nước và làm khô.
So với quy trình tái chế pin lithium-ion hiện nay, bao gồm việc nghiền nát và xay nhỏ pin, sau đó đốt cháy để tách kim loại và các nguyên tố, quy trình này có độc tính nghiêm trọng và hiệu quả môi trường kém. Vật liệu mới thì hoàn toàn khác biệt.
Vào cuối tháng 9 năm 2022, công nghệ này đã được chọn là một trong 100 công nghệ mang tính cách mạng được phát triển trên toàn cầu trong năm 2022 bởi giải thưởng R&D 100 Awards.
Như chúng ta đã biết, pin lithium-ion bao gồm điện cực dương và điện cực âm, màng ngăn, chất điện phân và vật liệu cấu trúc, nhưng cách các thành phần này được kết hợp trong pin lithium-ion vẫn chưa được hiểu rõ.
Trong pin lithium-ion, chất kết dính là một vật liệu quan trọng giúp duy trì cấu trúc pin.
Chất kết dính tháo nhanh mới được các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley phát hiện được làm từ axit polyacrylic (PAA) và polyetylen imin (PEI), được liên kết với nhau bằng các liên kết giữa các nguyên tử nitơ mang điện tích dương trong PEI và các nguyên tử oxy mang điện tích âm trong PAA.
Khi chất kết dính tháo nhanh được đặt trong nước kiềm chứa natri hydroxit (Na+OH-), các ion natri đột ngột xâm nhập vào vị trí kết dính, tách hai polyme ra. Các polyme đã tách ra sẽ hòa tan vào chất lỏng, giải phóng bất kỳ thành phần điện cực nào được nhúng bên trong.
Về mặt chi phí, khi được sử dụng để sản xuất điện cực dương và âm của pin lithium, giá của loại keo này chỉ bằng khoảng một phần mười so với hai loại keo được sử dụng phổ biến nhất.
Thời gian đăng bài: 25/04/2023