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numero Sfoglia:0 Autore:Editor del sito Pubblica Time: 2020-12-14 Origine:motorizzato
Maggior partebatterie al litioora usano un metallo raro e costoso chiamato cobalto come parte del catodo, ma l'estrazione del materiale ha un enorme costo ambientale, hanno riferito i media stranieri. Una delle alternative più ecologiche si chiamafosfato di litioe un nuovo passo avanti potrebbe migliorare ulteriormente le proprietà ecocompatibili del materiale catodico, che può essere riportato al suo stato originale una volta esaurito, utilizzando solo una frazione dell'energia utilizzata nei metodi attuali.
La ricerca, condotta dai nanoingegneri dell'Università della California, San Diego, si è concentrata sul riciclaggiobatterie catodichea base di litio ferro fosfato.Scaricando metalli pesanti come nichel e cobalto, questi tipi di batterie possono aiutare a evitare il degrado dei paesaggi e delle sorgenti d'acqua dove questi materiali vengono estratti, nonché l'esposizione dei lavoratori a condizioni pericolose.
La crescente consapevolezza dei problemi relativi al cobalto ha contribuito a trasformare il settore, con molti alla ricerca di progetti di batterie alternativi, comprese grandi aziende come IBM e Tesla, che hanno iniziato a vendere il Model 3 quest'anno con batterie al litio ferro fosfato. Queste batterie sono più sicure, durano più a lungo e costano meno da produrre, ma hanno lo svantaggio di essere costosi da riciclare una volta esauriti.
\"Non è conveniente riciclarli \", ha detto Chen Zheng, professore di nanoingegneria presso l'Università della California, San Diego. \"È lo stesso dilemma della plastica: i materiali sono economici, ma il modo per riciclare loro non lo sono. \"
La svolta nel recupero si concentra su diversi meccanismi alla base della degradazione del litio ferro fosforoMentre vengono riciclate, questo processo determina cambiamenti strutturali, creando lacune nel catodo quando gli ioni di litio vengono persi e gli ioni di ferro e di litio si scambiano nella struttura cristallina. Questo intrappola gli ioni di litio e impedisce loro di circolare nella batteria.
Il team ha preso il disponibile in commerciolitiocella fosfato di ferro e l'hanno esaurita a metà della sua capacità di stoccaggio, quindi hanno smontato le batterie e immerso la polvere risultante in una soluzione di litio e acido citrico, quindi l'hanno lavata, asciugata e riscaldata a circa 60-80 gradi Celsius. La polvere è stata quindi trasformata in nuovi catodi e testata in batterie a bottone e sacchetto, e il team ha scoperto che le sue prestazioni sono state ripristinate allo stato originale.
Questo perché la tecnologia di riciclaggio non solo riempie illitio della batteriastock di ioni, ma consente anche agli ioni di litio e ferro di tornare alle loro posizioni originali nella struttura del catodo, grazie all'aggiunta di acido citrico, che fornisce elettroni allo ione ferro, riducendo la carica positiva che normalmente respingerebbe lo ione ferro dallo spostamento alla posizione originale. Il risultato di tutto ciò è che illitiogli ioni possono essere rilasciati e riciclati nuovamente nella batteria.
Secondo la ricerca del team, la sua tecnologia utilizza dall'80 al 90 percento in meno di energia ed emette circa il 75 percento in meno di gas serra rispetto ai metodi attuali per il recuperobatterie agli ioni di litio fosfatoSebbene questo sia un buon inizio, il team afferma che sono necessarie ulteriori ricerche per determinare l'impronta ambientale complessiva della raccolta e del trasporto di grandi quantità di queste batterie.
\"Capire come ottimizzare questi processi è la prossima sfida \", ha detto Zheng. \"Questo avvicinerà il processo di riciclaggio all'adozione da parte dell'industria \".
Lo studio è statopubblicato sulla rivista Joule.
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