Toshiba Corporation telah membangunkan kaedah untuk mengitar semula anod oksida bateri lithium-ion pada kos yang rendah dan dengan impak alam sekitar yang rendah. Peraturan Bateri EU, yang berkuat kuasa pada Ogos 2023, mewajibkan pengisytiharan jejak karbon (CFP) dan tahap pertimbangan alam sekitar yang tinggi sepanjang kitaran hayat produk, yang memerlukan respons pantas daripada syarikat di seluruh dunia. Toshiba telah membangunkan kaedah kitar semula terus yang membolehkan kitar semula bateri litium-ion anod oksida berkuasa tinggi dan tahan lama melalui proses rawatan haba yang mudah, dan telah menunjukkan keberkesanan kaedah ini.
Kaedah ini memanfaatkan ciri-ciri bahan aktif oksida dengan struktur kristal yang stabil, dan menggunakan kitar semula terus, yang mengitar semula bahan aktif seperti sedia ada dan tanpa mengembalikannya kepada unsur kimia. Bahan aktif disalut pada kepingan logam nipis yang dipanggil kerajang pengumpul arus. Kaedah kitar semula ini menggunakan kestabilan struktur bahan aktif dan membolehkan bahan aktif diasingkan daripada kerajang pengumpul semasa elektrod negatif dalam keadaan itu dengan melakukan rawatan haba yang mudah.
Oleh kerana struktur bahan aktif adalah stabil, tidak ada keperluan untuk proses pengaktifan semula yang kompleks, dengan itu membolehkan penggunaan semula bahan aktif pada kos yang rendah. Selain itu, berbanding dengan kaedah kitar semula elektrod konvensional, kaedah ini boleh dijalankan pada suhu yang lebih rendah, dengan itu mengurangkan kesan alam sekitar. Membandingkan bahan yang dikitar semula menggunakan kaedah ini dengan bahan dara yang tidak pernah digunakan, Toshiba menganggarkan sehingga 85% pengurangan jejak karbon (CFP).
Tambahan pula, Toshiba menggunakan kaedah ini pada bateri anod niobium titanium oksida (NTO) yang dibangunkan oleh syarikat itu. Penilaian prestasi bateri yang dibuat dengan elektrod kitar semula mengesahkan bahawa elektrod mengekalkan lebih daripada 97% kapasiti, setanding dengan elektrod baharu. Bateri juga menunjukkan jangka hayat yang sama seperti bateri baharu.
Keputusan ini telah diterbitkan dalam jurnal Bahan dan Teknologi Mampan.
Latar Belakang. Kitar semula bahan katod yang mengandungi kobalt dan nikel telah berkembang kerana permintaan yang semakin meningkat, tetapi kitar semula grafit, bahan anod bateri lithium-ion biasa, tidak berkembang kerana kerumitan proses yang diperlukan untuk kitar semula, yang timbul daripada perubahan struktur dan degradasi selepas penggunaan jangka panjang, memberikan cabaran kos yang ketara.
Walau bagaimanapun, seperti katod, anod mempunyai CFP yang pasti dan terdapat keperluan untuk mengurangkannya melalui kitar semula, menimbulkan permintaan untuk pembangunan kaedah kitar semula yang lebih mudah. Toshiba telah membangunkan bateri dengan anod oksida yang sesuai untuk kenderaan komersial yang dijangka akan dielektrik pada masa hadapan, menawarkan kuasa yang lebih tinggi dan hayat lebih lama daripada bateri dengan anod grafit. Toshiba telah membangunkan kaedah kitar semula yang memanfaatkan ciri anod oksida, yang lebih mudah untuk dikitar semula berbanding dengan grafit.
Dalam mengitar semula bahan aktif bateri, terdapat kaedah seperti kitar semula terus, yang menggunakan semula bahan aktif sambil mengekalkan strukturnya, dan kaedah yang mensintesis semula bahan aktif selepas memecahkannya ke dalam unsurnya dan memulihkannya. Kitar semula yang melibatkan pemecahan bahan aktif kepada unsur kimia memerlukan tenaga untuk mensintesiskannya semula untuk digunakan, manakala kitar semula langsung tidak memerlukan sintesis semula, sekali gus mengurangkan kedua-dua kos dan kesan alam sekitar, yang telah mendorong penyelidikan dan pembangunan dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
Ciri-ciri teknologi. Berdasarkan keperluan ini, Toshiba telah membangunkan teknologi kitar semula terus untuk bateri anod oksida berkuasa tinggi dan tahan lama. Teknologi ini telah disahkan untuk memisahkan bahan aktif daripada kerajang pengumpul semasa elektrod anod oksida sambil mengekalkan struktur dan sifat bahan aktif, dengan itu membolehkan penggunaan semula secara langsung.
Mengekalkan kestabilan struktur bahan aktif semasa proses kitar semula adalah penting untuk mencapai kitar semula secara langsung. Antara bahan anod oksida, anod niobium titanium oksida (NTO) yang dibangunkan oleh Toshiba mempunyai struktur bahan aktif yang stabil. Mengambil kesempatan daripada ciri ini, Toshiba telah membangunkan kaedah di mana rawatan haba mengurai komponen pengikat yang mengikat NTO dalam anod, membolehkan pelucutan daripada kerajang pengumpul semasa dan pemisahan dan pemulihan yang mudah.
Tambahan pula, kaedah ini membolehkan pemprosesan pada suhu yang lebih rendah berbanding dengan rawatan haba yang biasanya digunakan dalam kitar semula elektrod, dan bahan aktif yang dipulihkan boleh digunakan semula secara langsung selepas membuang kekotoran.
Toshiba telah mengeluarkan elektrod menggunakan NTO yang dikitar semula daripada sisa elektrod simulasi yang dihasilkan semasa proses pembuatan bateri serta daripada bateri dengan degradasi simulasi sehingga akhir hayatnya. Selepas menilai prestasi mereka dalam bateri, ia telah mengesahkan bahawa kapasiti bahan aktif, penunjuk prestasi bahan aktif, mengekalkan prestasi lebih daripada 97%, setanding dengan bateri baharu.
Tambahan pula, telah disahkan bahawa walaupun selepas mengecas dan menyahcas berulang kali, bateri kitar semula ini mengekalkan kapasiti yang setara dengan bateri baharu, memastikan jangka hayat yang panjang.
Perkembangan masa hadapan. Pertama, Toshiba akan memberi tumpuan kepada mewujudkan kaedah kitar semula yang menyasarkan bahan buangan seperti sisa elektrod yang dihasilkan di kilang. Melihat ke hadapan kepada fasa apabila bateri yang dibelanjakan dikumpul dari pasaran, Toshiba berhasrat untuk mewujudkan rangka kerja untuk menggabungkan bahan kitar semula ke dalam produk dan membangunkan skim kitar semula untuk memulihkan dan mengitar semula sel anod NTO daripada pasaran.
Sumber daripada Kongres Kereta Hijau
Penafian: Maklumat yang dinyatakan di atas disediakan oleh greencarcongress.com secara bebas daripada Chovm.com. Chovm.com tidak membuat perwakilan dan jaminan tentang kualiti dan kebolehpercayaan penjual dan produk. Chovm.com secara jelas menafikan sebarang liabiliti untuk pelanggaran yang berkaitan dengan hak cipta kandungan.
