1. قضايا التلوث بعد إعادة تدوير فوسفات الحديد الليثيوم
يعد سوق إعادة تدوير بطاريات الطاقة ضخمًا، ووفقًا للمؤسسات البحثية ذات الصلة، من المتوقع أن يصل الإجمالي التراكمي لبطاريات الطاقة المتقاعدة في الصين إلى 137.4 ميجاوات في الساعة بحلول عام 2025.
مع الأخذ بطاريات ليثيوم فوسفات الحديدعلى سبيل المثال، هناك طريقتان أساسيتان لإعادة تدوير واستخدام بطاريات الطاقة المتوقفة ذات الصلة: إحداهما هي الاستخدام المتتالي، والأخرى هي التفكيك وإعادة التدوير.
يشير الاستخدام المتتالي إلى استخدام بطاريات طاقة فوسفات الحديد الليثيوم ذات السعة المتبقية بين 30% إلى 80% بعد التفكيك وإعادة التركيب، وتطبيقها على المناطق ذات كثافة الطاقة المنخفضة مثل تخزين الطاقة.
يشير التفكيك وإعادة التدوير، كما يوحي الاسم، إلى تفكيك بطاريات طاقة فوسفات حديد الليثيوم عندما تكون سعتها المتبقية أقل من 30%، واستعادة موادها الخام، مثل الليثيوم والفوسفور والحديد في القطب الموجب.
يمكن أن يؤدي تفكيك بطاريات الليثيوم أيون وإعادة تدويرها إلى تقليل تعدين المواد الخام الجديدة لحماية البيئة، كما أن لها قيمة اقتصادية كبيرة، مما يقلل بشكل كبير من تكاليف التعدين وتكاليف التصنيع وتكاليف العمالة وتكاليف تخطيط خط الإنتاج.
يتكون التركيز في تفكيك وإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون بشكل أساسي من الخطوات التالية: أولاً، جمع وتصنيف نفايات بطاريات الليثيوم، ثم تفكيك البطاريات، وأخيرًا فصل المعادن وصقلها.بعد العملية، يمكن استخدام المعادن والمواد المستردة لإنتاج بطاريات جديدة أو منتجات أخرى، مما يوفر التكاليف بشكل كبير.
ومع ذلك، بما في ذلك الآن مجموعة من شركات إعادة تدوير البطاريات، مثل شركة Ningde Times Holding Co., Ltd. التابعة لشركة Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd.، تواجه جميعها مشكلة شائكة: إعادة تدوير البطاريات ستنتج منتجات ثانوية سامة وتنبعث منها ملوثات ضارة. .يحتاج السوق بشكل عاجل إلى تقنيات جديدة لتحسين التلوث والسمية الناتجة عن إعادة تدوير البطاريات.
2.عثرت LBNL على مواد جديدة لحل مشكلات التلوث بعد إعادة تدوير البطاريات.
في الآونة الأخيرة، أعلن مختبر لورانس بيركلي الوطني (LBNL) في الولايات المتحدة عن اكتشاف مادة جديدة يمكنها إعادة تدوير بطاريات أيونات الليثيوم باستخدام الماء فقط.
تأسس مختبر لورانس بيركلي الوطني في عام 1931 وتديره جامعة كاليفورنيا لصالح المكتب العلمي التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.وقد حصل على 16 جائزة نوبل.
المادة الجديدة التي اخترعها مختبر لورانس بيركلي الوطني تسمى Quick-Release Binder.يمكن إعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون المصنوعة من هذه المادة بسهولة، وهي صديقة للبيئة وغير سامة.كل ما يحتاجون إليه هو تفكيكهم ووضعهم في ماء قلوي، ورجهم بلطف لفصل العناصر المطلوبة.ثم يتم تصفية المعادن من الماء وتجفيفها.
بالمقارنة مع إعادة تدوير أيونات الليثيوم الحالية، والتي تنطوي على تمزيق وطحن البطاريات، يليها الاحتراق لفصل المعادن والعناصر، فهي تتسم بسمية خطيرة وأداء بيئي ضعيف.المادة الجديدة تشبه الليل والنهار بالمقارنة.
وفي أواخر سبتمبر 2022، تم اختيار هذه التكنولوجيا كواحدة من 100 تقنية ثورية تم تطويرها عالميًا في عام 2022 من قبل جوائز R&D 100.
كما نعلم، تتكون بطاريات الليثيوم أيون من أقطاب كهربائية موجبة وسالبة، وفاصل، وإلكتروليت، ومواد هيكلية، ولكن كيفية دمج هذه المكونات في بطاريات الليثيوم أيون ليست معروفة جيدًا.
في بطاريات الليثيوم أيون، المادة المهمة التي تحافظ على هيكل البطارية هي المادة اللاصقة.
إن الموثق السريع الجديد الذي اكتشفه باحثو مختبر لورانس بيركلي الوطني مصنوع من حمض البولي أكريليك (PAA) والبولي إيثيلين إيمين (PEI)، اللذين يرتبطان بروابط بين ذرات النيتروجين المشحونة بشكل إيجابي في جزيرة الأمير إدوارد وذرات الأكسجين سالبة الشحنة في PAA.
عند وضع رابط سريع التحرير في ماء قلوي يحتوي على هيدروكسيد الصوديوم (Na+OH-)، تدخل أيونات الصوديوم فجأة إلى موقع اللصق، وتفصل بين البوليمرين.تذوب البوليمرات المنفصلة في السائل، مما يؤدي إلى تحرير أي مكونات قطب كهربائي مدمجة.
من حيث التكلفة، عند استخدامه لتصنيع الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية لبطارية الليثيوم، فإن سعر هذا اللاصق يبلغ حوالي عُشر السعرين الأكثر استخدامًا
وقت النشر: 25 أبريل 2023