动力电池回收可能很快就要变成现实
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2024-10-07 08:30
日本
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编译：Ted
尽管一些国家的电动汽车 (EV) 销售放缓，但去年全球对动力电池的需求增长了约 40%，而且似乎还将继续保持同样的增长速度。因此，预计到 2030 年，全球对锂（电动汽车市场中占主导地位的锂离子 (Li-ion) 电池的重要成分）的需求将超过 240 万吨，是目前水平的两倍多。目前，动力电池回收主要局限于从超级工厂产生的废料中回收原材料。然而，随着第一批电动汽车的使用寿命即将结束，一个更丰富的资源将很快出现。普华永道表示，到 2040 年，欧洲制造电池所用材料中多达 60% 可能来自旧动力电池回收。当今动力电池回收方式存在许多问题。有些是劳动密集型的，而另一些则需要大量能源或对环境有害。例如，通过物理方法剥离动力电池以去除其组件需要花费很大功夫。一种称为火法冶金的工艺可以通过在高达 1,600°C 的温度下焙烧电池来简化镍和钴等金属的采集，但这不利于回收锂。而锂这种金属则需要一种名为湿法冶金的工艺，即将旧电池粉碎，然后用被称为浸出剂的刺激性化学物质对所得的“黑色物质”进行处理。一些浸出剂使用浓酸，这可能带来环境和健康风险。但每个障碍都是创新的动力。例如德克萨斯州休斯顿的 Rice University 研究人员研发的深共晶溶剂 (Deep Eutectic Solvents, DES)，它们可生物降解且无毒。但这些溶剂并不是完美无缺的。由于它们通常需要在 200°C 左右长时间加热，在此期间它们会降解并失去效力。后来研究团队找到了解决热诱导降解问题的简单方法：将它们放入微波炉中。事实证明，氯化胆碱（Choline Chloride）是一种专门浸出锂的 DES 成分，是一种极好的微波吸收剂。这意味着 DES 可以快速加热到从黑色物质中提取锂所需的温度。在最近发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）杂志上的一项研究中，该研究小组报告称，通过使用微波，DES 能够在短短 30 秒内回收废阴极中约 50% 的锂，回收 87% 需要 15 分钟，而使用传统电动油浴回收相同数量的锂则需要 12 小时。这一发现有望使锂回收更快、更便宜、更有效（一些传统的回收工艺只能提取 5%）。此外，DES 溶液还可以通过调整有望被用来快速提取其他金属。阳极中的石墨约占动力电池体积的一半。由于石墨必须纯化到 99.95% 以上才能制造阳极，因此从受污染的动力电池废料中回收石墨极其困难。澳大利亚材料公司 Talga 已经想出了解决这个问题的方法。它最近与两家回收商（英国公司 Altilium 和德国公司 Aurubis）签署了协议，以净化从废旧动力电池中回收的石墨，以便再次用于制造新阳极。Talga 将使用化学净化工艺，该工艺的细节在专利申请期间处于保密状态。
