Công nghệ mới tái chế 92% kim loại từ pin xe điện

20 giờ trướcBài gốc

Pin lithium-ion và vấn đề tái chế

Nhờ một phương pháp mới do các nhà nghiên cứu tại Viện Bách khoa Worcester (WPI) phát triển cuối cùng cũng có một giải pháp. Kỹ thuật tái chế thân thiện với môi trường và có khả năng mở rộng này biến những cục pin cũ thành các thành phần hiệu suất cao cho thế hệ pin tiếp theo, với tác động môi trường tối thiểu.

Công nghệ mới biến những cục pin cũ thành các thành phần hiệu suất cao cho thế hệ pin tiếp theo.

Hãy cùng tìm hiểu cách hoạt động của sáng kiến này và tại sao nó quan trọng cho một tương lai năng lượng bền vững.

Từ điện thoại thông minh, xe điện cho đến lưới điện, pin lithium-ion có mặt ở khắp mọi nơi. Chúng mang lại mật độ năng lượng vượt trội và có thể đáp ứng nhu cầu của các hệ thống cơ sở hạ tầng lớn. Nhưng có một vấn đề: ngay cả khi sử dụng tối ưu, những cục pin này chỉ trụ được vài nghìn chu kỳ sạc.

Khi hết tuổi thọ, chúng để lại các thành phần như nickel, cobalt và mangan – những vật liệu đắt đỏ và gây tổn hại môi trường khi khai thác. Nếu không có kế hoạch tái chế hiệu quả, cuộc cách mạng năng lượng sạch có thể tạo ra một vấn đề ô nhiễm nghiêm trọng.

Các phương pháp tái chế thông thường chưa thực sự đáp ứng được yêu cầu. Chúng tiêu tốn nhiều năng lượng, tạo ra lượng khí thải lớn và thường không thể thu hồi vật liệu ở dạng có thể sử dụng. Kết quả là nhiều pin tái chế không thể được biến thành pin mới với hiệu suất cao. Do đó, các nhà sản xuất tiếp tục khai thác nguyên liệu thô, gây thêm tổn hại cho môi trường. Vì vậy, các nhà khoa học đã không ngừng tìm kiếm một cách tốt hơn để khép kín vòng tuần hoàn.

Mặc dù vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, phương pháp này đang được đẩy nhanh để áp dụng vào thực tế. Giáo sư Yan Wang cũng là đồng sáng lập Ascend Elements, một công ty đã bắt đầu thương mại hóa việc tái chế pin, vì vậy công nghệ này có thể sớm được triển khai trên quy mô lớn.

Hiệu suất tương đương pin mới

Rác thải pin đang chất đống và việc khai thác nguyên liệu mới không phải là giải pháp bền vững. Nhóm của Giáo sư Yan Wang đã chứng minh rằng các pin hiệu suất cao có thể được sản xuất từ các thành phần tái chế trên quy mô lớn.

Phương pháp mới từ WPI có nghĩa là pin trong các thiết bị trong tương lai có thể được làm từ vật liệu tái chế bền vững.

Điều này giúp giảm sự phụ thuộc vào các hoạt động khai thác gây hại, giảm khí thải và làm cho việc sản xuất pin trở nên bền vững hơn trước các cú sốc nguồn cung toàn cầu. Hơn nữa, các pin tái chế này có hiệu suất tương đương với pin mới. Không giống các phương pháp truyền thống chỉ thu hồi kim loại thô nhưng làm giảm hiệu suất, quy trình nâng cấp này tái tạo các cực âm có giá trị cao với công thức hóa học tiên tiến, biến pin cũ thành các thành phần phù hợp hơn với xe điện và hệ thống lưu trữ hiện nay.

Nếu bạn dùng điện thoại thông minh, lái xe điện hoặc sử dụng laptop hàng ngày, nghiên cứu này liên quan trực tiếp đến bạn. Cuộc cách mạng năng lượng sạch không chỉ xoay quanh tua-bin gió hay tấm pin mặt trời, mà còn là việc làm cho toàn bộ hệ thống, bao gồm cả pin, trở nên bền vững hơn. Hiện tại, hầu hết chúng ta vứt bỏ các thiết bị cũ mà không nghĩ xem cục pin sẽ đi đâu. Nhưng những cục pin đó chứa các kim loại quý giá, đắt đỏ để khai thác và có hại cho môi trường.

Phương pháp mới từ WPI có nghĩa là pin trong các thiết bị trong tương lai có thể được làm từ vật liệu tái chế bền vững mà không làm giảm hiệu suất. Điều này giúp giảm chi phí, giảm rác thải độc hại và thu hẹp dấu chân carbon cá nhân của bạn.

Những cục pin tái chế hiệu suất cao này có thể sớm cung cấp năng lượng cho xe điện, ngôi nhà chạy bằng năng lượng mặt trời, hay thậm chí là các thiết bị trong túi bạn. Hơn nữa, khi chính phủ và các công ty đầu tư vào mọi thứ chạy bằng pin, những sáng kiến như thế này đảm bảo có đủ vật liệu để sử dụng mà không cần khai thác thêm tài nguyên từ lòng đất.

Sáng kiến này có thể trở thành nền tảng của một nền kinh tế pin tuần hoàn, nơi pin cũ cung cấp nguyên liệu cho công nghệ mới mà không gây hại cho hành tinh. Phương pháp của WPI không chỉ giải quyết vấn đề rác thải mà còn định nghĩa lại cách chúng ta nghĩ về lưu trữ năng lượng trong một thế giới đang rất cần các giải pháp bền vững.

Phương pháp thủy luyện kim

Dẫn đầu bởi Giáo sư Yan Wang, nhóm nghiên cứu tại WPI đã phát triển một phương pháp sử dụng thủy luyện kim để chiết xuất các kim loại quan trọng từ các cực âm Ni-lean đã qua sử dụng, sau đó nâng cấp chúng thành vật liệu cực âm Ni-rich (83Ni) cho pin thế hệ mới. Những điểm nổi bật của phương pháp này bao gồm:

Tận dụng 92,31% vật liệu tái chế.

Biến đổi vật liệu Ni-lean lỗi thời thành cực âm Ni-rich (83Ni) hiệu suất cao.

Các cực âm tái chế giữ được 88% dung lượng sau 500 chu kỳ (trong các tế bào túi đơn lớp).

Duy trì 85% dung lượng sau khoảng 900 chu kỳ (trong các tế bào túi thương mại 2Ah).

Tiêu tốn ít hơn 8,6% năng lượng so với các quy trình thông thường.

Giảm 13,9% lượng khí thải carbon.

Cắt giảm chi phí sản xuất cực âm hơn 76% so với các phương pháp tái chế khác.

Đức Bình

Nguồn Xây Dựng : https://baoxaydung.vn/cong-nghe-moi-tai-che-92-kim-loai-tu-pin-xe-dien-192250730223643275.htm