研究人員讓EV電池回收流程更完善

作者 : Chalmers University of Technology

瑞典查爾姆斯理工大學針對EV電池的回收利用與再生描述了過程最佳化的方法。研究人員發現,幾家公司在在開發結合熱預處理和濕法冶金方法的過程中所使用的溫度和時間差異很大,因此非常需要進行比較研究,以確定回收鋰離子電池的最佳熱處理和濕法冶金製程...

隨著電動車(EV)使用量的增加,電動車電池及其生產中使用的關鍵原材料之回收和再生過程正成為一個越來越重要的研究領域。

很快地,電動車電池的回收利用可以做得更輕鬆、更便宜也更環保了!這是根據瑞典查爾姆斯理工大學(Chalmers University of Technology;CTH)日前在《Waste Management》期刊上發表的一篇研究論文所描述的願景,文中針對EV電池的回收利用與再生描述了過程最佳化的方法。

目前引起廣泛興趣的方法之一是將熱預處理和濕法冶金(水冶)相結合,並使用水化學來回收金屬。幾家公司正在開發使用這種組合的系統,但瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員發現,這些公司在其過程中使用的溫度和時間差異很大,因此非常需要進行比較研究,以確定回收鋰離子電池的最佳熱處理和濕法冶金製程。

室溫30分鐘就夠了

該新研究的重要發現之一是濕法冶金過程可以在室溫下進行。這是以前從未測試過的,但能以減少對環境影響和降低電池回收成本的形式帶來重大好處。這一過程的執行速度也比以前想像的要快得多。

圖中顯示研究使用的兩種商業通用類型的電動車電池,用於過濾過程的實驗室設備,以及回收金屬和含有石墨的固體殘留物最終液體溶液,用於研究電池回收的試驗工廠Chalmers以及在過濾過程中提取的金屬(鈷、鋰、錳和鎳),以及提取鈷的有機分子液體溶液。(圖片來源:Chalmers/Joshua Worth)

Chalmers化學與化學工程系研究員Burcak Ebin說:「我們的研究可以為該領域的開發人員帶來巨大變化。在某些情況下,它可以將溫度從 60 到 80 攝氏度降低到室溫,從幾個小時減少到 30 分鐘。」Burcak Ebin同時也是該論文的主要作者之一。

研究人員調查了不同的步驟——熱預處理和濕法冶金——是如何相互影響的。研究人員針對這兩種不同的方法進行熱預處理、焚燒或熱解方法的重要比較。結果顯示,後者——濕法冶金由於不含氧氣,研究人員認為它更環保,也確定足以產生最佳結果。

Chalmers化學與化學工程系副教授Martina Petranikova解釋說,「為了滿足即將出現對於電池回收利用與再生的巨大需求,目前使用的製程必須盡可能地有效和高效,因此這項研究為該技術的製造商和營運商提供了寶貴的知識。我們提出的方法也可以用於最佳化各種鋰離子電池的回收利用。」她並與歐洲最大的電池製造商之一Northvolt合作,協助開發並實施其回收過程。

持續最佳化對該領域至關重要

如果電動車電池的回收量要達到未來所需的數量,就必須從根本上降低成本。因此,改進流程是一項至關重要的挑戰。

Martina Petranikova 說:「為了降低成本,我們需要減少回收過程中的步驟。我們目前正為此目標開展多項專案,而與這項技術有關的研究人員和技術開發人員之間密切合作和良好溝通,對於我們成功因應所面臨的挑戰也至關重要。」

這方面的一個例子與在 EV 電池生產商中傳播的一種新趨勢——固態電池有關。這些固態電池中含有更多不同的金屬,使得回收更加困難。

Martina Petranikova並強調,「身為研究人員,我們認為迫切需要就這些電池中金屬的最大數量達成全球標準。」

本文原刊登於EDN China網站,夏菲編譯

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