Учёные из Вустерского политехнического института (WPI) предложили подход, который может превратить смешанные отходы литий-ионных аккумуляторов в ценные материалы. Исследование опубликовано в журнале Advanced Energy Materials. Руководил работой профессор Янь Ван.

Сейчас переработка батарей часто сосредоточена на извлечении материалов катода - положительного электрода. Смешанные отходы трудно перерабатывать в продукты высокой стоимости. Команда Вана решила улучшать сразу два компонента: катодный материал и графит.

Из смешанных катодных материалов с низким содержанием никеля исследователи получили высокоэффективный катод NMC622. Кроме того, они очистили и модифицировали извлечённый графит, чтобы получить анодный материал батарейного качества (анод - отрицательный электрод).

Лабораторные тесты показали улучшенный перенос ионов лития и стабильность циклирования у катода, а также лучшую кинетику на границе раздела и долговечность у графитового анода. Затем из этих материалов собрали полные pouch-ячейки - мягкие аккумуляторные элементы в плёночном корпусе. В них было меньше побочных реакций, а срок службы оказался примерно вдвое больше, чем у ячеек с коммерческими материалами: после 2590 циклов сохранилось 70% ёмкости.

Авторы также оценили возможные экономические и экологические эффекты. По их расчётам, процесс позволяет использовать более 95% отходов, повысить прибыльность на 22,9% и снизить выбросы парниковых газов на 27% и энергопотребление на 29,4% по сравнению с эталонным маршрутом переработки.

Результаты указывают на путь за пределами простого извлечения сырья из старых батарей: сложные отходы превращаются в компоненты для высокоэффективных аккумуляторов. Это может поддержать более замкнутое производство батарей и сократить ресурсы и энергию, необходимые для создания новых материалов. Однако это пока лабораторные результаты, а не готовый промышленный продукт.

Источник: Tech Xplore