Regenerierung von Wertmetallen aus verbrauchten Lithium-Ionen-Batterien unter Verwendung von Spinnreaktoren

In einer Welt, die sich langsam von kohlenstoffbasierter Leistungsfähigkeit ungesellig, hat die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien denn Energiespeicherlösung dieser nächsten Generation verschmelzen kometenhaften Klimax erlebt. Dies hat jedoch zu einem weiteren Problem geführt – einer Zunahme dieser Abfallmenge von Lithiumbatterien. Lithium-Ionen-Akkus zusammensetzen sich im Laufe ihrer Nutzungsdauer langsam ab und verlieren zwischen 12 % und 24 % ihrer Gesamtkapazität gut 500 Lade- und Entladezyklen. Welcher Elektrolyt und andere Materialien in dieser Batterie können sich ebenfalls verschlechtern, welches mit dieser Zeit zu einer Dämpfung dieser Kondensator führt. Die Entsorgung von Lithiumbatterien aufwärts Deponien oder durch Verbrennung kann Umwelt- und Sicherheitsbedenken aufwerfen, da toxische Elemente in den Erdreich und ins Wasser gelangen können.

Dasjenige Regenerierung von Lithiumbatterien erfordert verschmelzen umfassenden Pfand dieser Hydrometallurgie, einem Zweig dieser Metallurgie, dieser wässrige Lösungen umfasst. Von kurzer Dauer gesagt, die gebrauchte Batterie wird zerlegt und wertvolle Metalle werden unter Verwendung von Solvens extrahiert, gefolgt von einem Strippen, unter dem dasjenige extrahierte Metall zurückgewonnen und dasjenige Solvens recycelt wird. Dasjenige derzeitige Regenerierung von Lithiumbatterien erfordert mehrere Schritte von Extraktions-Stripping-Prozessen, die jeweils separate Reaktoren und unterschiedliche Unbekannte erfordern. Dies erhoben die Vielschichtigkeit und die Preis des Recyclings erheblich, von dort ist die Recyclingquote von Lithiumbatterien sehr infinitesimal.

Es hat zahlreiche Versuche gegeben, eine einstufige Eintopflösung durch Auseinandernehmen des Reaktors unter Verwendung von Membranen zu prosperieren. Welche Ideen sind jedoch in größeren Reaktoren gescheitert, meist aufgrund von Membranausfällen, insbesondere unter starkem Reizen.

Um dieses Problem anzugehen, berichtete eine interdisziplinäre Forschungsteam unter dieser Rohrfernleitung von Professor Bartosz A. GRZYBOWSKI am Center of Soft and Living Matter des Institute for Basic Science (IBS), Südkorea, gut eine neuartige Methode zum Regenerierung wertvoller Metalle wie Lithium und Nickel und Kobalt aus verbrauchten Lithium-Ionen-Batterien. Gryzbowskis Horde ist aufwärts diesem Gebiet z. Hd. ihre sich drehenden „konzentrischen Flüssigkeitsreaktoren“ prestigeträchtig, die sich denn effektiv unter dieser Implementation von mehrstufigen Reaktionen in einer einzigen Kammer erwiesen nach sich ziehen. Diesmal wandte die Horde dieses Linie triumphierend an, um den Extraktions-Stripping-Prozess z. Hd. dasjenige Regenerierung von Lithiumbatterien zu vereinfachen.

Welcher waagrecht rotierende Reaktor, dieser von Cobalt-Schriftsteller Dr. Olgierd CYBULSKI entworfen wurde, kann komplexe Metallgemische verarbeiten, in denen wässrige Ausgangs-, organische Extraktionsmittel- und wässrige Akzeptorphasen jeglicher in demselben rotierenden Gefäß vorhanden sind. Im Spannungsfeld zu den Eintopfgericht-Aufbauten, die Membranen verwenden, kann dieser Reaktor kräftig gerührt und emulgiert werden, ohne dass wässrige Schichten koaleszieren. Die Anweisung dieser „Zufuhr“-Phasen mit höherem pH-Zahl, des organischen Extraktionsmittels („Shuttle“) und dieser „Akzeptor“-Phasen mit niedrigerem pH-Zahl wird robust aufrechterhalten, während jeglicher welche Flüssigkeiten in einem rotierenden Gefäß so platziert werden, dass sie konzentrische Schichten darstellen, die stabil genug sind, um dies zu zuteil werden lassen effizientes Grenzflächenmischen, ungeachtet ohne Koaleszieren dieser wässrigen Schichten.

Beeindruckend ist, dass dieses Verfahren „die Abtrennung von Metallen in wenigen Minuten mit einer geringen Konzentration an Extraktionsmitteln und mit hoher Selektivität realisieren kann“, so Cobalt-Schriftsteller Dr. Cristobal QUINTANA.

Welche Studie zeigt, dass konzentrische Flüssigkeitsreaktoren und insbesondere ihre segmentierten Versionen wertvolle Metalle schnell aus hochkonzentrierten Gemischen trennen können, womit viel niedrigere Konzentrationen von Extraktionsmitteln denn unter bestehenden Verfahren verwendet werden, und aufwärts unerforschte Bereiche von Prozessparametern zupacken können.

Welche Aspekte, sowie die günstige Power-to-Operate vs. Reaktorgrößen-Skalierung, zeugen konzentrische Flüssigkeitsreaktoren zu einer interessanten Zusätzliche zu den traditionellen hydrometallurgischen Methoden und potenziell anwendbar aufwärts die Trennung anderer wertvoller Metalle. Professor Grzybowski erklärt: „Die Technologie ist nicht zuletzt insofern zukunftsweisend, denn sie, wie wir zeigen, aufwärts unterschiedliche „Feed“-Metallzusammensetzungen und natürlich aufwärts andere Metalle denn die, die in Batterien verwendet werden, abstimmbar ist.“

Forschungsbericht: Eintopfgericht-Dreiphasen-Regenerierung von Metallen aus Lithium-Ion-Batterien in rotierenden, konzentrischen Flüssigkeitsreaktoren

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