Літієві батареї можна не викидати: придумали, що з ними робити після виходу з ладу
Проблема того, що робити з літієвими акумуляторами після закінчення терміну їхньої експлуатації, є однією з найактуальніших для сучасної техніки. Адже такі батареї використовуються практично у всіх гаджетах, а літій при цьому дорогий, і його складно очищати.
Рішення знайшлося у вигляді реактора нового покоління, який зможе витягувати літій з відпрацьованих акумуляторів, пише interestingengineering.com. При цьому літій можна буде витягти з мінімальними втратами — на 90%, і, до того ж, практично чистий (показник чистоти — 99%).
Видання зазначає, що авторами розробки виступили інженери з Університету Райса (США), і що це великий крок уперед: сьогодні переробку літієвих батарей здебільшого здійснюють за допомогою нагрівання або використання агресивних хімічних речовин. У результаті виходить карбонат літію, який треба ще перетворити на гідроксид літію, і лише потім його можна буде використовувати повторно.
Група вчених взялася за вирішення цієї проблеми, причому сформулювала завдання максимально чітко. "Ми поставили просте запитання: якщо зарядка акумулятора витягує літій з катода, чому б не використати ту саму реакцію для вторинної переробки?" — пояснила одна з учасниць дослідження.
Стратегія, яку обрали американські інженери, полягала в перезарядці відпрацьованих катодних матеріалів з метою вилучення іонів літію у воду, де вони б миттєво з'єднувалися з гідроксидом і утворювали готовий до використання в акумуляторах гідроксид літію.
Як працює нова технологія
Система заснована на принципі роботи діючого акумулятора. При протіканні струму іони літію залишають катод. Реактор Райса використовує цю реакцію на відходах акумулятора, таких як літій-залізо-фосфат.
Тонка катіонообмінна мембрана направляє іони літію в рухомий потік води. На протиелектроді вода розщеплюється, утворюючи гідроксид. Літій і гідроксид зустрічаються в потоці води й утворюють дуже чистий гідроксид літію, причому все це відбувається без використання додаткових хімікатів.
Під час експерименту реактор пройшов 1000-годинне випробування на міцність і обробив 57 грамів промислової чорної маси від TotalEnergies. Він виробляв гідроксид літію з чистотою понад 99% і підтримував низький рівень споживання енергії — від 103 до 536 кілоджоулів на кілограм залежно від режиму. Середнє відновлення літію становило близько 90% за 1000 годин роботи.
Цей підхід добре адаптувався до різних хімічних речовин, включно з фосфатом літію-заліза, оксидом літію-марганцю і різними сумішами нікелю-марганцю-кобальту.
Раніше стало відомо, що літієві акумулятори стануть у рази дешевшими та кращими. Тоді йшлося про розробку акумуляторів нового покоління на основі оксиду літію-марганцю.