1. Problemas de contaminación tras el reciclaje de fosfato de hierro y litio
El mercado del reciclaje de baterías de vehículos eléctricos es enorme y, según las instituciones de investigación pertinentes, se espera que el total acumulado de baterías de vehículos eléctricos desechadas en China alcance los 137,4 MWh para 2025.
Tomando baterías de fosfato de hierro y litioPor ejemplo, existen principalmente dos formas de reciclar y utilizar las baterías de potencia usadas: una es la utilización en cascada y la otra es el desmontaje y el reciclaje.
La utilización en cascada se refiere al uso de baterías de fosfato de hierro y litio con una capacidad restante de entre el 30 % y el 80 % después del desmontaje y la recombinación, y su aplicación en áreas de baja densidad energética, como el almacenamiento de energía.
El desmantelamiento y reciclaje, como su nombre indica, se refiere al desmantelamiento de las baterías de fosfato de hierro y litio cuando la capacidad restante es inferior al 30%, y a la recuperación de sus materias primas, como el litio, el fósforo y el hierro del electrodo positivo.
El desmantelamiento y reciclaje de las baterías de iones de litio puede reducir la extracción de nuevas materias primas para proteger el medio ambiente y, además, tiene un gran valor económico, ya que reduce considerablemente los costes de extracción, fabricación, mano de obra y diseño de la línea de producción.
El proceso de desmantelamiento y reciclaje de baterías de iones de litio se centra principalmente en los siguientes pasos: primero, se recogen y clasifican las baterías de litio usadas; luego, se desmantelan; y finalmente, se separan y refinan los metales. Tras este proceso, los metales y materiales recuperados pueden utilizarse para la fabricación de nuevas baterías u otros productos, lo que supone un importante ahorro de costes.
Sin embargo, incluso empresas como Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd., filial de Ningde Times Holding Co., Ltd., se enfrentan a un problema complejo: el reciclaje de baterías genera subproductos tóxicos y emite contaminantes nocivos. El mercado necesita urgentemente nuevas tecnologías para reducir la contaminación y la toxicidad del reciclaje de baterías.
2. El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) ha encontrado nuevos materiales para solucionar los problemas de contaminación derivados del reciclaje de baterías.
Recientemente, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) en Estados Unidos anunció que ha encontrado un nuevo material que puede reciclar baterías de iones de litio usadas utilizando solo agua.
El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley se fundó en 1931 y está gestionado por la Universidad de California para la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos. Ha ganado 16 premios Nobel.
El nuevo material inventado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley se llama Aglutinante de Liberación Rápida. Las baterías de iones de litio fabricadas con este material son fácilmente reciclables, respetuosas con el medio ambiente y no tóxicas. Solo es necesario desmontarlas, sumergirlas en agua alcalina y agitarlas suavemente para separar los elementos necesarios. Posteriormente, se filtran los metales del agua y se secan.
En comparación con el reciclaje actual de iones de litio, que implica triturar y moler las baterías, seguido de la combustión para la separación de metales y elementos, este proceso presenta una grave toxicidad y un desempeño ambiental deficiente. El nuevo material es radicalmente diferente.
A finales de septiembre de 2022, esta tecnología fue seleccionada como una de las 100 tecnologías revolucionarias desarrolladas a nivel mundial en 2022 por los premios R&D 100 Awards.
Como sabemos, las baterías de iones de litio constan de electrodos positivos y negativos, un separador, un electrolito y materiales estructurales, pero no se conoce bien cómo se combinan estos componentes en las baterías de iones de litio.
En las baterías de iones de litio, un material fundamental que mantiene la estructura de la batería es el adhesivo.
El nuevo aglutinante de liberación rápida descubierto por investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley está hecho de ácido poliacrílico (PAA) y polietilenimina (PEI), que están unidos por enlaces entre átomos de nitrógeno con carga positiva en la PEI y átomos de oxígeno con carga negativa en el PAA.
Cuando el aglutinante de liberación rápida se coloca en agua alcalina que contiene hidróxido de sodio (Na+OH-), los iones de sodio entran repentinamente en el sitio adhesivo, separando los dos polímeros. Los polímeros separados se disuelven en el líquido, liberando cualquier componente del electrodo incrustado.
En términos de costo, cuando se utiliza para fabricar electrodos positivos y negativos de baterías de litio, el precio de este adhesivo es aproximadamente una décima parte del de los dos más comúnmente utilizados.
Fecha de publicación: 25 de abril de 2023