清洁与高效：新方法从废弃电动汽车电池中提取高纯度氢氧化锂

来自 实验室仪器网

工程师开发了一种更清洁、节能的方法，无需使用粗糙化学品或密集加工，即可从二手电动汽车电池中提取高纯度氢氧化锂。

随着电动汽车在全球的快速普及，报废电池组正成为一个重大的废弃物挑战。锂是这些电池的关键成分，提取和提炼成本高昂，而目前大多数回收技术都耗费大量能源和化学品。它们通常产出碳酸锂，随后需要额外加工，转化为电池可用氢氧化锂。

研究团队没有依赖冶炼或酸性浸出的碎电池材料，而是采取了不同的方法。他们设计了一种系统，可以给废弃的阴极材料充能，诱导锂离子排出并进入水中，在那里与氢氧化物结合形成高纯度的氢氧化锂。

我们提出了一个基本问题：如果给电池充电会从阴极中提取锂，为什么不利用同样的反应来回收？通过将这种化学成分与紧凑型电化学反应器结合，我们可以干净地分离锂，生产制造商所需的精确盐。

在正常工作的电池中，充电会使锂离子从阴极排出。稻米系统将这一原理应用于像磷酸铁锂这样的废弃材料。过程开始时，锂离子通过薄的阳离子交换膜进入流动的水流。与此同时，对电极处的平行反应将水分裂生成氢氧化物。这些组分随后在水流中相遇形成氢氧化锂，无需腐蚀性酸或添加试剂。

团队最近发表在焦耳杂志上的研究结果强调了一种仅由电力、水和电池废料供能的零间隙膜电极反应堆。在最高效模式下，系统每公斤黑质量仅消耗103千焦耳的能量，这几乎是典型酸浸出方法的十分之一，即使未考虑额外的处理步骤。

研究人员将反应堆规模扩大到20平方厘米，连续运行1000小时，成功处理了由行业合作伙伴TotalEnergies提供的57克工业黑质量。直接生产高纯氢氧化锂可以缩短回到新电池的路径。这意味着更少的加工步骤、更低的废弃物，以及更具韧性的供应链。

该系统生产的氢氧化锂纯度超过99%，适合直接用于电池制造。该装置在1000小时运行中保持近90%的锂回收率，并表现出稳定的能源效率，根据不同模式，每公斤废弃物消耗在103至536千焦耳之间。

重要的是，该技术适用于多种电池化学结构，包括磷酸铁锂、氧化锰锂和镍锰钴混合物。团队还演示了直接从铝箔中进行磷酸锂铁电极的辊对辊加工，跳过了通常的刮除或预处理步骤。滚动到滚动演示展示了如何将它接入自动化拆解线。你输入电极，用低碳电力驱动反应堆，并提取电池级氢氧化氢。

接下来，团队计划通过建造更大面积的反应堆堆、增加黑质量输入，以及开发更具选择性的疏水膜，扩大技术规模，以在更高浓度的氢氧化锂下保持效率。他们还认为后处理，特别是氢氧化锂的浓缩和结晶，是进一步节约能源和排放的关键领域。

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