Литий остается незаменимым металлом для производства аккумуляторов благодаря своим уникальным свойствам. Будучи самым легким металлом в периодической таблице, он обладает впечатляющей плотностью энергии. Литий легче других металлов отдает электроны, что обеспечивает ему наивысший электрохимический потенциал. К тому же он превосходно справляется с многократным накоплением и высвобождением энергии. Вот только добывать его сложно, он конечен, а отработавшие свое батареи гниют без дела. Теперь многое может измениться.
Новый способ добычи лития из использованных аккумуляторов спасет весь мир от кризиса. Похоже, выкинутые батарейки теперь могут пригодиться как никогда. Фото.
Похоже, выкинутые батарейки теперь могут пригодиться как никогда.
На самом деле несмотря на изобилие лития на планете, его добыча сопряжена с серьезными трудностями. Традиционная разработка месторождений требует больших финансовых вложений и наносит значительный ущерб окружающей среде. Поэтому исследователи все чаще обращают внимание на альтернативный источник — отработанные литий-ионные батареи, которые содержат значительное количество пригодного для повторного использования металла.
Ранее предлагались различные методы извлечения лития из использованных аккумуляторов, включая технологию с применением микроволнового излучения. Однако существующие подходы к разделению лития и других компонентов батарей оставались экономически невыгодными. Высокая стоимость процесса делала переработку менее привлекательной по сравнению с традиционной добычей.
Ученые из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне под руководством профессора Сяо Су разработали принципиально новую технологию. Метод предполагает разборку батарей и погружение их компонентов в органический растворитель, в результате чего образуется рассол, содержащий литий и другие металлы.
Ключевым элементом технологии стал специально разработанный электрод из сополимера. Его молекулы способны связываться с литием и реагировать на электрический ток. При помещении в рассол и подаче электричества электрод избирательно поглощает только литий, как губка, оставляя прочие металлы в растворе.
Результаты исследования демонстрируют впечатляющую экономическую целесообразность метода. Стоимость извлечения лития составляет всего $12,70 за килограмм. Для сравнения, кислотное выщелачивание обходится в $81-462 за килограмм и производит химические отходы. Высокотемпературная плавка стоит $36-126 за килограмм, но менее эффективна при разделении лития от других элементов.
Особенно примечательно, что разработанный электрод сохраняет свою проводимость на протяжении более 500 циклов использования. Это обеспечивает долговечность и стабильность технологии в долгосрочной перспективе.
Сколько стоит переработка батарей. Литий очень важен для современных технологий, поэтому стоит больших денег, а уже сделанных аккумуляторах он почти бесплатный. Источник изображения: atomic-energy.ru. Фото.
На момент проведения исследования рыночная цена лития составляла $13,17 за килограмм. Это означает, что новая технология переработки фактически дешевле, чем покупка первичного металла. Такое соотношение делает метод первым коммерчески жизнеспособным способом извлечения лития из отработанных батарей.
Исследователи отмечают, что их работа носит концептуальный характер и требует дальнейшего масштабирования. Однако полученные результаты уже сейчас подчеркивают широкие возможности применения электрохимической сепарации для переработки металлов не только в водных, но и в органических растворителях, которые обычно используются при выщелачивании отработанных батарей.
Перспективы переработки аккумуляторов
Новая технология может способствовать созданию более циклической и устойчивой цепочки поставок лития. Это повысит безопасность снабжения и потенциально снизит негативное воздействие на окружающую среду, связанное с традиционными формами добычи металла, такими как разработка месторождений.