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新型电池回收工艺降低了能源消耗和温室气体排放


锂离子电池是快速增长的电动汽车市场的重要组成部分,由于在智能手机和笔记本电脑等消费科技领域的广泛应用,近年来锂离子电池的产量一直在迅速增长。

加州大学圣地亚哥分校的一个研究小组开发了一种新工艺,旨在将废弃的阴极还原到新的状态。

它在磷酸铁锂(LFP)制成的阴极上效果特别好。与其他锂离子电池相比,LFP阴极制造的电池成本更低,因为它们不使用钴或镍等昂贵金属。

LFP电池寿命更长,更安全,沐鸣测试速已经广泛应用于电动工具、电动巴士和电网。它们也是特斯拉Model 3的电池选择。

“考虑到这些优势,LFP电池将在市场上比其他锂离子电池具有竞争优势,”加州大学圣地亚哥分校的纳米工程教授郑晨说。

这种新工艺可以在低温(60 - 80摄氏度)和环境压力下进行,因此有助于降低回收的高成本,沐鸣测速地址使其比其他方法更省电。此外,它所使用的化学物质——锂盐、氮、水和柠檬酸——价格低廉且无害。

“整个再生过程在非常安全的条件下进行,所以我们不需要任何特殊的安全预防措施或特殊设备。这就是为什么我们可以以如此低的成本回收电池,”第一作者徐盼盼说。

研究人员首先对商用LFP细胞进行循环,直到它们失去了一半的储能能力。他们将电池拆开,收集阴极粉末,并将其浸泡在含有锂盐和柠檬酸的溶液中。然后用水清洗溶液,干燥粉末并加热。

研究人员用这些粉末制作了新的阴极,并在硬币电池和袋电池中进行了测试。它们的电化学性能、化学组成和结构都完全恢复到原来的状态。

随着电池循环,阴极经历了两个主要的结构变化,沐鸣测速地址这是其性能下降的原因。第一个是锂离子的损失,这会在阴极结构中产生称为空位的空位。另一种是当铁离子和锂离子在晶体结构中切换时发生的。当这种情况发生时,它们不能轻易地切换回来,所以锂离子被困住,不能再在电池中循环。

这个过程通过补充锂离子来恢复阴极的结构,使铁离子和锂离子很容易切换回原来的位置。

虽然这种回收过程的总体能源成本较低,但研究人员表示,还需要对收集、运输和处理大量电池的物流进行进一步研究。