Ученые из национальной лаборатории Окриджа (Теннесси, США) нашли дешевую и более экологичную альтернативу существующим методам регенерации катодного материала. Результаты исследования опубликованы журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Емкость восстановленного катода составляет 95,5% от базовой. Новая технология поможет экономить 33% энергии при производстве электромобилей.
В настоящее время при восстановлении катодного материала литий-ионных батарей для повторного использования используются два метода — либо нагревом до температуры 500°C, либо использованием сильных кислот (азотной, серной, соляной) и перекиси водорода. Первый метод очень энергозатратен, при втором выделяется множество токсичных побочных продуктов — хлор, оксиды серы и азота.
Проблема при выделении катодного материала заключается в том, чтобы отделить его от алюминиевой фольги, полимерной подложки и углеродной добавки. Для этого необходимо растворить полимер — поливинилиденфторид. Существуют растворители, которые могут это сделать, но использование их является очень вредным для здоровья персонала.
Погрузив нарезанный на небольшие кусочки катодный материал в ультразвуковую ванну, наполненную нагретым до 100°C триэтилфосфатом, использующимся в качестве растворителя, исследователям удалось разделить составные части и получить алюминиевую фольгу без следов коррозии и катодный материал, пригодный для использования в новых аккумуляторах. При этом, емкость восстановленных катодов составила 95,5% от базовой. Снижение емкости объясняется тем, что восстановленные катоды содержат примесь полимера и углерода.
Изобретение позволяет решить несколько задач: снизить затраты на восстановление литий-ионных аккумуляторов, регенерировать чистый алюминий, который позволит на 33% снизить расход энергии при производстве электромобилей и получить катодный материал для повторного использования.
Литий-ионные батареи являются наиболее востребованными в современной технике: на них работает практически всё, начиная от телефонов и заканчивая электромобилями.