В России создали революционный способ переработки аккумуляторов

Ученые СПбГУ создали быстрый и простой способ переработки графитовых анодов из батарей и аккумуляторов. По словам авторов исследования, их технология может быть легко встроена в существующие цепочки по утилизации литийионных элементов питания. Это значительно снизит затраты на производство техники и уменьшит вредное воздействие на природу. Результаты исследования опубликованы в Journal of Environmental Chemical Engineering.Как рассказали химики Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ), литийионные батареи широко используют в электронике (телефонах, планшетах, ноутбуках, фотоаппаратах, видеокамерах, электромобилях, электробусах и так далее).Переработка пришедших в негодность элементов питания имеет большое значение для экологии и экономики. Она позволяет снизить выбросы вредных веществ в окружающую среду, извлекать и повторно использовать в промышленности ценные металлы, катодные и анодные материалы.НаукаОдной из важных частей литийионных батарей и аккумуляторов являются графитовые аноды. Сложность переработки графита из них состоит в том, что традиционными методами утилизации аккумуляторов (пиро- и гидрометаллургия) технически невозможно получить графит (он сгорает в процессе), а методами прямой переработки получается графит, на поверхности которого в процессе эксплуатации в аккумуляторе образуется нестабильный и неоднородный твердый электролитный слой.

1 из 2Евгений Белецкий разбирает аккумулятор в боксе

2 из 2Евгений Белецкий наливает житкий азот в термос1 из 2Евгений Белецкий разбирает аккумулятор в боксе2 из 2Евгений Белецкий наливает житкий азот в термосУченые предложили способ переработки анодов, который позволит эффективно проводить очистку графита. А также формировать на его поверхности электропроводную и устойчивую к деградации структуру – слой оксида графена.

"Мы предложили простой, быстрый и дешевый способ переработки отработанных анодов с помощью плазменного разряда над поверхностью жидкости при измельчении графита в порошок. Этот процесс занимает всего 30–60 минут", — рассказал один из авторов исследования, научный сотрудник кафедры электрохимии СПбГУ Евгений Белецкий.

В результате переработки получается графит, поверхностно модифицированный оксидом графена. Полученный материал сохраняет внутреннюю структуру. Это обеспечивает сохранение электроемкости, заложенной производителем, и обеспечивает ее прирост. Технология позволяет повторно использовать графит при изготовлении литийионных аккумуляторов.Как отметил Белецкий, потребление энергии при использовании данного метода составляет от 6,9 до 28 Вт⋅ч на 1 кг графита. Это в сотни раз меньше, чем в традиционных методах переработки.

1 из 5Исходный графит

2 из 5Графит после промывки дистиллированной водой

3 из 5Графит после 15 минут обработки плазмой

4 из 5Графит после 30 минут обработки плазмой

5 из 5Графит после 60 минут обработки плазмой1 из 5Исходный графит2 из 5Графит после промывки дистиллированной водой3 из 5Графит после 15 минут обработки плазмой4 из 5Графит после 30 минут обработки плазмой5 из 5Графит после 60 минут обработки плазмойИсследование проведено в рамках Стипендии президента РФ № СП-1045.2022.1. “Плазмоэлектрохимическая переработка использованных электродных материалов литийионных аккумуляторов для повторного применения в энергозапасающих устройствах”.В работе использовались ресурсные центры «Нанотехнологии», «Оптические и лазерные методы исследования вещества», «Физические методы исследования поверхности», «Рентгенодифракционные методы исследования» Научного парка СПбГУ.Наука