萊斯大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種對(duì)環(huán)境友好的廢舊電池回收方案。該方案可從廢棄的鋰離子電池中回收鈷和鋰。

深共晶溶液從廢舊電池中回收鈷后，溶液變成了綠色。

隨著人們對(duì)電子產(chǎn)品需求的快速增長，電子設(shè)備使用的鋰離子電池開始面臨“供過于求”的困境。大量廢舊電池只能被拉去垃圾場堆放和掩埋，成為生態(tài)環(huán)境的“定時(shí)炸彈”。techxplore.com網(wǎng)站4月1日?qǐng)?bào)道，《自然?能源》雜志發(fā)文稱，美國萊斯大學(xué)的研究人員PulickelAjayan等開發(fā)了一種對(duì)環(huán)境友好的解決方案：主要由氯化膽堿和乙二醇構(gòu)成的深共晶溶劑對(duì)鋰離子電池的陰極金屬氧化物進(jìn)行回收。該方法有望顯著簡化電池的回收利用方案，使廢舊電池“逃離”垃圾場——它能從粉末狀化合物中提取超過90%的鈷。雖然溶劑從廢舊電池中提取的鈷達(dá)不到這個(gè)量，但仍然相當(dāng)可觀。

Ajayan說：“隨著電動(dòng)汽車和其他電子產(chǎn)品數(shù)量的劇增，可充電電池（尤其是鋰離子電池）產(chǎn)生的廢料將對(duì)環(huán)境安全造成巨大威脅。回收鈷等戰(zhàn)略金屬也具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。我們從塑料行業(yè)中認(rèn)識(shí)到，是時(shí)候制定一個(gè)全面的策略來回收不斷增長的電池廢料了。”萊斯大學(xué)研究生、作者KimmaiTran說：“之前有研究人員嘗試用酸來回收電池材料。雖然酸液的效果很好，但它具有腐蝕性，也不環(huán)保。其他回收方法也存在很多問題，如高溫冶金需要在極端溫度下粉碎電池材料，過程中會(huì)產(chǎn)生有害氣體。濕法冶金需要使用腐蝕性化學(xué)物質(zhì)。溶劑回收法的使用條件又過于苛刻。我們開發(fā)的深共晶溶劑實(shí)際上是由雞飼料添加劑和常見的塑料前體組成的，兩者在室溫下混合，形成透明、低毒的溶液。該溶液能有效溶解多種金屬氧化物。”

通過簡單的組合，Tran等就獲得了深共晶溶劑。她說：“受化學(xué)物質(zhì)間的氫鍵作用，深共晶溶劑的冰點(diǎn)和熔點(diǎn)會(huì)大幅降低。通過選擇合適的前驅(qū)體，就能制備出各種廉價(jià)的‘綠色’溶劑。”此前，萊斯大學(xué)的研究人員已經(jīng)在研究深共晶溶劑在下一代高溫超級(jí)電容器的應(yīng)用。萊斯大學(xué)研究人員、論文作者BabuGanguli說：“我們?cè)噲D在金屬氧化物超級(jí)電容器中使用深共晶溶劑，但卻意外發(fā)現(xiàn)溶劑在溶解電容器。通過討論，我們認(rèn)為這個(gè)對(duì)電容器來講是缺點(diǎn)的性質(zhì)，有可能成為電池回收的關(guān)鍵。”

這個(gè)課題隨即成為了Tran的研究重點(diǎn)。她對(duì)不同條件下深共晶溶劑對(duì)金屬氧化物的作用進(jìn)行了研究。在鋰鈷氧化物粉末的測試實(shí)驗(yàn)中，她發(fā)現(xiàn)透明溶劑產(chǎn)生了廣泛的藍(lán)綠色光譜，說明鈷確實(shí)溶解在溶劑中了。而在180攝氏度下，溶劑從粉末中提取了近九成的鋰。在特定條件下，鈷的提取率可以達(dá)到99%。研究人員還制造了小型原型電池，循環(huán)使用300次后，將電極置于相同條件下。他們發(fā)現(xiàn)，深共晶溶劑能夠溶解鈷和鋰，并且有良好的循環(huán)使用性。

萊斯大學(xué)校友、阿貢國家實(shí)驗(yàn)室博士后研究員MarcoRodrigues說：“廢舊電池越來越多。鈷和鋰具有一定的稀缺性，能重復(fù)利用它們是一大福音。”他指出，美國能源部正在大力推進(jìn)電池回收技術(shù)的發(fā)展，并于近期成立了鋰離子電池回收中心。Tran認(rèn)為，雖然深共晶溶劑回收法的規(guī)模無法與采礦等相提并論，但新技術(shù)確實(shí)能賦予電池行業(yè)更高的環(huán)保性。深共晶溶劑技術(shù)的相關(guān)工作還很多，他們將對(duì)已有溶劑進(jìn)行優(yōu)化，并對(duì)新溶劑展開探索。