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纳米能源所构建废旧锂电池回收系统
更新时间:2023-11-15 来源:中国化工报
  

  中化新网讯 近日,中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士、王杰研究员团队基于摩擦纳米发电机的自驱动原理,构建了废旧锂电池回收系统。该系统以摩擦纳米发电机供电回收,可生成能直接利用的高纯度碳酸锂、磷酸铁,并将部分回收材料用于制造摩擦纳米发电机,实现材料和能量“双循环”。

  “我们整合了新型高效电化学回收体系、摩擦纳米发电技术和回收产物再利用技术等,构建了自驱动磷酸铁锂回收系统。”王杰表示,“和传统回收技术相比,它在环保和经济效益方面优势明显。”

  在新能源汽车、储能等产业迅速发展的当下,作为动力或储能设备的锂电池也迎来产量的猛增,但锂电池平均使用寿命为6~8年,即将迎来大规模的锂电池“退役潮”。据中国汽车工程学会预测,2023年我国退役动力电池将达到104万吨,2030年将达到350万吨。王杰表示,废弃锂电池若不能得到妥善处理,其中的电解液、重金属、塑料等物质会给环境带来巨大压力,所含的锂、镍、钴、锰、铜、铝等金属元素也被直接浪费。“但现实困难是,锂电池回收问题重重。一是传统回收方式工艺复杂,高能耗、高排放,还会带来二次污染问题;二是回收所得产物纯度较低,多次提纯又会抬高成本。”王杰强调说。

  目前,主流的锂电池分三元聚合物锂电池和磷酸铁锂电池。前者因含有贵金属原材料,人们回收意愿较强,对该领域回收技术也研究较多。但约占市场保有量六成的磷酸铁锂电池原料相对便宜,回收产物价值不高,回收工艺复杂,急需开发一种简单、便捷、环保又高效的回收方式。

  研究团队开发的回收系统采用电化学法氧化食盐水,利用生成的次氯酸进行氧化还原,实现磷酸铁锂正极材料的回收。该方法回收的碳酸锂和磷酸铁纯度分别达到99.70%和99.75%,还省去了高能耗、高排放的提纯步骤,后续生产能直接利用。

  更巧妙的是,该锂电池回收系统基于摩擦纳米发电机的自驱动原理,用摩擦纳米发电机实现能源自给与系统自驱动。研究团队借助摩擦纳米发电机制备材料来源广泛的优点,通过合理利用电池的废弃材料制造摩擦纳米发电机,再将摩擦纳米发电机作为电力补充,就能有效降低用电量,助力于提升系统的自驱动性能,实现材料和能量的“双循环”。

  “目前,该项技术处于起步阶段,有很多地方需要进一步完善。”王杰补充说,下一步,研究团队计划完成更多锂电池材料,包括封装材料、电解液等的回收利用,最终实现锂电池完全无害地回收利用。

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