鋰電網(wǎng)訊：一項由加州大學圣地亞哥分校的納米工程師進行的研究項目，重點是研究磷酸鐵鋰制成的陰極電池的回收技術(shù)。通過減少鎳和鈷等重金屬，這些類型的電池可以幫助避免礦產(chǎn)地的景觀和水源的退化，同時避免工人在開采時暴露在危險的條件下。
如今的大多數(shù)鋰電池都使用稀有而昂貴的金屬鈷作為陰極的一部分，但開采這種材料會給環(huán)境帶來巨大的代價。因此，科學家們一直在致力于尋找更環(huán)保的替代材料，而磷酸鋰離子就是其中一種。據(jù)報道，最新研究還可以進一步提高它的環(huán)保性能，一旦用完就可以使用少許能量就能恢復到原來的狀態(tài)。
人們對鈷相關(guān)問題的認識日益增強，正推動該行業(yè)發(fā)生轉(zhuǎn)變，許多人都在尋求替代電池設計，包括IBM和特斯拉這樣的大公司。今年，特斯拉開始銷售采用磷酸鐵鋰電池的Model 3。這些電池更安全，壽命更長，生產(chǎn)成本更低，但缺點之一就是，一旦它們被用完，回收成本很高。
“回收它們并不劃算，”加州大學圣地亞哥分校納米工程教授Zheng Chen說：“這和塑料的困境是一樣的——材料很便宜，但回收它們的方法卻不便宜?！贝舜窝芯康耐黄浦饕性诹姿徼F鋰電池性能退化背后的幾個機制上。當它們被循環(huán)使用時，這個過程會推動結(jié)構(gòu)變化，隨著鋰離子的流失，陰極中產(chǎn)生了空位，同時鐵和鋰離子也會在晶體結(jié)構(gòu)中交換位置。這樣就能捕獲鋰離子，防止它們在電池中循環(huán)。
研究小組采用了市面上可買到的磷酸鐵鋰電池，并將其消耗到一半的存儲容量。然后，他們將電池拆開，將產(chǎn)生的粉末浸泡在含有鋰鹽和檸檬酸的溶液中，然后將其洗凈、干燥，并在大約60至80°C的溫度下加熱。隨后將這種粉末制成新的陰極，并在紐扣電池和小袋電池中進行測試，研究小組發(fā)現(xiàn)其性能恢復到了初始狀態(tài)。
研究人員指出，這是因為這種回收技術(shù)不僅能補充電池的鋰離子儲備，還能使鋰離子和鐵離子重新回到陰極結(jié)構(gòu)中的原始位置。這要歸功于檸檬酸的加入，檸檬酸為鐵離子提供了電子，并減少了阻止鐵離子移動到原來位置的正電荷。這一切的結(jié)果是，鋰離子可以被釋放出來，并再次循環(huán)通過電池。根據(jù)這項研究，與目前回收磷酸鋰離子電池的方法相比，這種技術(shù)消耗的能量減少了80%到90%，排放的溫室氣體也少了約75%。雖然這是一個良好的開端，但研究小組表示，還需要進一步的研究，以確定收集和運輸大量此類電池的整體環(huán)境足跡。
“下一個挑戰(zhàn)將是弄清楚如何優(yōu)化這些流程，”Zheng Chen表示，“這將使這種回收過程更接近于行業(yè)采用?！?/p>
