Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Литийионные аккумуляторы использовали повторно вместо утилизации
Американские ученые разработали новую технологию безопасной и эффективной переработки аккумуляторных батарей, без которых не обходятся сегодня ни многие виды бытовой техники, ни смартфоны, ни электротранспорт. В отличие от традиционных способов, этот метод позволил извлечь более 92 процентов наиболее ценных материалов — соединений никеля, кобальта и марганца — и превратить их в высокопроизводительные катодные порошки для дальнейшего использования.
Переработка литийионных аккумуляторов — часть их жизненного цикла. Но этот процесс, как правило, энергоемкий и небезопасный для окружающей среды, поскольку при переработке могут выделяться токсичные соединения. Спрос на батареи растет из года в год, сырье требуется для производства электроники и электромобилей, а значит, увеличивается и объем отслуживших свой срок аккумуляторов.
Особенную ценность среди компонентов представляют катодные материалы — оксид лития и кобальта (LiCoO 2 (LCO)) и оксиды лития, никеля, кобальта и марганца (LiNi 1-xy Co x Mn y O 2 (NMC)) из-за их сложной структуры и высокой стоимости. В научной статье, опубликованной в журнале Energy Storage Materials, изобретатели новой технологии привели такие данные: переработка от пяти до 15 тонн отработанных литийионных аккумуляторов может дать одну тонну кобальта необходимого качества, что сопоставимо с объемом, извлеченным из 300 тонн сырой руды.
Сегодня в промышленности для этого применяют пирометаллургические и гидрометаллургические методы, при которых ценные металлы повторно получают либо путем высокотемпературного сжигания, либо за счет экстенсивного химического выщелачивания. Продемонстрировав определенную эффективность, эти технологии отличаются низкой энергоэффективностью, неполным извлечением материалов и образованием опасных побочных продуктов. А методы прямой переработки, включающие сортировку и восстановление катодных материалов, пока используются в основном в лабораторных условиях. При этом большинство исследований сосредоточено на регенерации исходного порошка с низким содержанием никеля, хотя на рынке появляется все больше составов, богатых им. Именно это вещество влияет на производительность, срок службы и энергоемкость батарей.
Чтобы получить из обедненного катодного порошка (NMC111 и LMO) промежуточный сульфат никеля (NiSO 4), а затем богатое никелем вещество (LiNi 0,83 Mn 0,06 Co 0,11 O 2 (83Ni)), американские исследователи ввели замкнутый цикл процесса переработки, объединивший преимущества гидрометаллургической и прямой технологии.
Смешанные отработанные литийионные аккумуляторы сначала подвергали резке, измельчению и просеиванию. Катодный порошок, а также углерод и графит затем собирали для выщелачивания, в процессе которого для растворения катодных материалов использовали раствор, содержащий серную кислоту (H₂SO₂) и перекись водорода (H₂O₂). Концентрации переходных металлов и других примесей количественно анализировали, а переработанный 83Ni прошел все стандартные отраслевые испытания, показав производительность наравне с первичным веществом.
Аккумуляторы, изготовленные из полученного катодного материала, работали почти так же эффективно, как новые, достигая емкости 2100 миллиампер-часов и сохраняя 85 ее процентов после 867 циклов зарядки. Сам процесс переработки позволил извлечь 92,31 процента никеля, кобальта и марганца, а также снизил на 8,6 процента потребление энергии в сравнении с обычными гидрометаллургическими методами и сократил выбросы углерода на 13,9 процента.
Такой универсальный метод апсайклинга, или вторичного использования смешанного сырья, значительно снизил зависимость от первичных ресурсов и продемонстрировал максимальную рентабельность, а также повысил устойчивость и экологичность производства аккумуляторов.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
На Меркурии может появиться первый в истории «вечный рассвет»: ученые предложили отправить туда планетоход, который будет постоянно ехать вдоль границы дня и ночи. Подход открывает путь к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы без риска разрушительного перегрева.
Микробиологи вырастили неизвестный ранее вид Асгард-архей из гиперсоленых микробных матов и впервые сделали 3D-снимки их прямого физического контакта с симбиотическими бактериями. Анализ томограмм показал встречное структурное движение: археи формируют сложную сеть из нитей и отпочковывающихся мембранных пузырьков, а бактерии прокладывают к этой сети прямые белковые нанотрубки. Визуализация подтверждает гипотезу о том, что эукариотические клетки возникли в результате тесного физического и метаболического переплетения двух микроорганизмов.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии