1. בעיות זיהום לאחר מיחזור ליתיום ברזל פוספט
שוק מיחזור סוללות החשמל הוא עצום, ולדברי מוסדות מחקר רלוונטיים, סך כל צריכת הסוללות המצטברת בסין משימוש צפוי להגיע ל-137.4 מגה-וואט-שעה עד שנת 2025.
לְקִיחָה סוללות ליתיום ברזל פוספטלדוגמה, ישנן שתי דרכים עיקריות למחזור וניצול של סוללות חשמל קשורות שיוצאות משימוש: האחת היא ניצול מדורג, והשנייה היא פירוק ומיחזור.
ניצול קסקד מתייחס לשימוש בסוללות ליתיום-ברזל פוספט עם קיבולת נותרת של בין 30% ל-80% לאחר פירוק ושילוב מחדש, ויישומן באזורים בעלי צפיפות אנרגיה נמוכה כמו אחסון אנרגיה.
פירוק ומחזור, כפי שהשם מרמז, מתייחסים לפירוק של סוללות ליתיום-ברזל-פוספט כאשר הקיבולת הנותרת שלהן נמוכה מ-30%, ולשחזור חומרי הגלם שלהן, כגון ליתיום, זרחן וברזל באלקטרודה החיובית.
פירוק ומיחזור של סוללות ליתיום-יון יכולים להפחית את כריית חומרי גלם חדשים כדי להגן על הסביבה, וגם להיות בעלי ערך כלכלי רב, תוך הפחתה משמעותית של עלויות הכרייה, עלויות הייצור, עלויות העבודה ועלויות פריסת קו הייצור.
פירוק ומיחזור סוללות ליתיום-יון מתמקדים בעיקר בשלבים הבאים: ראשית, איסוף וסיווג של סוללות ליתיום פסולת, לאחר מכן פירוק הסוללות, ולבסוף הפרדה ועיבוד המתכות. לאחר הפעולה, ניתן להשתמש במתכות ובחומרים הממוחזרים לייצור סוללות חדשות או מוצרים אחרים, ובכך לחסוך בעלויות רבות.
עם זאת, כעת, כולל קבוצת חברות מיחזור סוללות, כמו חברת הבת של Ningde Times Holding Co., Ltd., Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., כולן מתמודדות עם בעיה קשה: מיחזור סוללות ייצר תוצרי לוואי רעילים ויפלוט מזהמים מזיקים. השוק זקוק בדחיפות לטכנולוגיות חדשות כדי לשפר את הזיהום והרעילות של מיחזור סוללות.
2. LBNL מצאה חומרים חדשים לפתרון בעיות הזיהום לאחר מיחזור סוללות.
לאחרונה, המעבדה הלאומית לורנס ברקלי (LBNL) בארצות הברית הודיעה כי מצאה חומר חדש שיכול למחזר סוללות ליתיום-יון פסולת בעזרת מים בלבד.
המעבדה הלאומית לורנס ברקלי נוסדה בשנת 1931 ומנוהלת על ידי אוניברסיטת קליפורניה עבור משרד המדע של משרד האנרגיה האמריקאי. היא זכתה ב-16 פרסי נובל.
החומר החדש שהומצא על ידי המעבדה הלאומית לורנס ברקלי נקרא Quick-Release Binder. סוללות ליתיום-יון העשויות מחומר זה ניתנות למחזור בקלות, הן ידידותיות לסביבה ואינן רעילות. יש רק לפרק אותן ולהכניס אותן למים אלקליים, ולנער אותן בעדינות כדי להפריד את היסודות הנדרשים. לאחר מכן, המתכות מסוננות מהמים ומיובשות.
בהשוואה למחזור ליתיום-יון הנוכחי, הכולל גריסה וטחינה של סוללות, ולאחר מכן בעירה להפרדת מתכות ואלמנטים, יש לו רעילות חמורה וביצועים סביבתיים ירודים. החומר החדש הוא כמו יום ולילה בהשוואה.
בסוף ספטמבר 2022, טכנולוגיה זו נבחרה כאחת מ-100 הטכנולוגיות המהפכניות שפותחו ברחבי העולם בשנת 2022 על ידי פרסי R&D 100.
כידוע, סוללות ליתיום-יון מורכבות מאלקטרודות חיוביות ושליליות, מפריד, אלקטרוליט וחומרים מבניים, אך כיצד רכיבים אלה משולבים בסוללות ליתיום-יון אינו ידוע היטב.
בסוללות ליתיום-יון, חומר קריטי ששומר על מבנה הסוללה הוא הדבק.
הקלסר החדש בעל השחרור המהיר שהתגלה על ידי חוקרי המעבדה הלאומית לורנס ברקלי עשוי מחומצה פוליאקרילית (PAA) ופוליאתילן אימין (PEI), המחוברים באמצעות קשרים בין אטומי חנקן טעונים חיובית ב-PEI לבין אטומי חמצן טעונים שלילית ב-PAA.
כאשר מכניסים חומר חיבור מהיר למים אלקליים המכילים נתרן הידרוקסידי (Na+OH-), יוני הנתרן חודרים לפתע לאתר ההדבקה ומפרידים בין שני הפולימרים. הפולימרים המופרדים מתמוססים בנוזל ומשחררים כל רכיבי אלקטרודה משובצים.
מבחינת עלות, כאשר משתמשים בו לייצור אלקטרודות חיוביות ושליליות של סוללות ליתיום, מחירו של דבק זה הוא כעשירית משני האלקטרודות הנפוצות ביותר.
זמן פרסום: 25 באפריל 2023