科学探索|科学家发明浮选槽技术处理分离电池材料便于回收利用科学家发明浮选槽技术处理分

电动汽车的日益普及对地球来说无疑是件好事，但随着越来越多的电动汽车上路，有一个问题也随之而来。电动汽车中使用的锂离子电池不会永远存在，在未来十年中，大量损耗到无法使用的电池将使我们目前回收它们的能力遭遇挑战。科学家们已经取得了一项突破，可能会给这些努力带来推动力，他们展示了如何利用浮选槽来轻松分离一些珍贵的电池材料，以便重新使用。

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作为ReCell先进电池回收中心的一部分，这项研究由密歇根技术大学（MUT）的科学家领导，旨在利用采矿业中常用的技术来分离和净化矿石。这被称为泡沫浮选，它涉及将材料放在浮选槽中，并根据它们是排斥水而漂浮，还是吸收水而下沉而分离。
但这种方法并不完美因为构成阴极成分的材料，如常用的镍锰钴锂氧化物（NMC111）和锂锰氧化物（LMO）通常都会下沉。MTU团队对此设计了一个解决方案，涉及对水进行温和的化学处理，这使得NMC11反而会浮起来。
"电池阴极材料的分离主要发生在水中，"共同作者和材料科学家Jessica Durham解释说。"这个过程不需要使用大量的危险化学品，而这些化学品在摆脱废物方面是具有挑战性和昂贵的。"
随着阴极材料的分离，科学家们随后进行了测试，以确定其电化学性能，发现分离过程在这方面的影响可以忽略不计。两者都保持了95%或以上的高纯度水平，Durham说这对回收材料的潜在买家来说是至关重要的。

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这项技术是在一个台式浮选槽中演示的，每升（0.26加仑）水处理20至150克（0.7至5.3盎司）的阴极材料。ReCell团队总部所在的阿贡国家实验室的科学家们随后将其放大到一个10升（2.6加仑）的水箱，能够在一小时内处理超过1公斤（2.2磅）的阴极材料。
【科学探索|科学家发明浮选槽技术处理分离电池材料便于回收利用】Durham告诉我们："这涉及到从基准规模槽中使用的条件开始，优化条件以在浮选柱中选择性地分离阴极材料。浮选柱是一个连续的操作，类似于工业中使用的状况，材料和水的浆液不断地被送入系统，分离的阴极被从泡沫和尾矿溢流中收集。"
这一突破标志着有效分离这些有价值的材料的努力迈出了重要一步，但在整个回收过程中，这只是链条中的一个环节。阴极以外的其他材料也需要被分离和/或回收，如电解质和阳极，然后所有这些材料都需要被升级循环到一个功能性的储能系统。Durham说ReCell团队正在单独处理这些步骤，而挑战将是把它们串联起来，形成一个有利可图的回收过程。
"ReCell中心的研究人员目前正在扩展不同的回收步骤，并将它们拼凑起来，以产生具有良好性能的回收材料，"Durham说。"不仅回收过程要有价值，而且升级的材料必须能够被工业界接受和使用，才能使锂离子电池回收获得成功。"
这项研究发表在《能源技术》杂志上。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ente.202100468

科学探索|科学家发明浮选槽技术处理分离电池材料 便于回收利用

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