Корпорация Toshiba разработала метод переработки оксидных анодов литий-ионных аккумуляторов с низкими затратами и низким воздействием на окружающую среду. Регламент ЕС по батареям, вступивший в силу в августе 2023 года, обязывает декларировать углеродный след (CFP) и уделять большое внимание охране окружающей среды на протяжении всего жизненного цикла продукта, что требует быстрого реагирования от компаний по всему миру. Компания Toshiba разработала метод прямой переработки, который позволяет перерабатывать высокомощные литий-ионные аккумуляторы с оксидным анодом и длительным сроком службы с помощью простого процесса термической обработки, и продемонстрировала эффективность этого метода.
Метод использует характеристики оксидных активных материалов со стабильными кристаллическими структурами и использует прямую переработку, которая перерабатывает активные материалы такими, какие они есть, и не возвращая их в химический элемент. Активный материал покрывается тонким металлическим листом, называемым токосъемной фольгой. Этот метод переработки использует стабильность структуры активного материала и позволяет отделить активный материал от токосъемной фольги отрицательного электрода в этом состоянии путем выполнения простой термической обработки.
Поскольку структура активного материала стабильна, нет необходимости в сложных процессах реактивации, что позволяет повторно использовать активные материалы с низкими затратами. Кроме того, по сравнению с традиционными методами переработки электродов, этот метод может осуществляться при более низких температурах, что снижает воздействие на окружающую среду. Сравнивая материалы, переработанные с использованием этого метода, с первичными материалами, которые никогда не использовались, Toshiba оценивает снижение углеродного следа (CFP) до 85%.
Кроме того, Toshiba применила этот метод к батареям с анодами из оксида ниобия и титана (NTO), разработанным компанией. Оценки производительности батарей, изготовленных с использованием переработанных электродов, подтвердили, что электроды сохраняют более 97% емкости, что сопоставимо с новыми электродами. Батареи также показали такой же длительный срок службы, как и новые батареи.
Эти результаты были опубликованы в журнале Устойчивые материалы и технологии.
Задний план. Переработка катодных материалов, содержащих кобальт и никель, развивается из-за растущего спроса, однако переработка графита, распространенного материала для анодов литий-ионных аккумуляторов, не получила развития из-за сложности процессов, необходимых для переработки, которые возникают из-за структурных изменений и деградации после длительного использования, что создает значительные финансовые проблемы.
Однако, как и катоды, аноды имеют определенный CFP, и существует необходимость в его снижении путем переработки, что порождает потребность в разработке более простого метода переработки. Toshiba разработала батареи с оксидными анодами, которые подходят для коммерческих транспортных средств, которые, как ожидается, будут электрифицированы в будущем, предлагая более высокую мощность и более длительный срок службы, чем батареи с графитовыми анодами. Toshiba разработала метод переработки, который использует преимущества особенностей оксидных анодов, которые легче перерабатывать по сравнению с графитовыми.
При переработке активных материалов батарей существуют такие методы, как прямая переработка, которые повторно используют активный материал, сохраняя его структуру, и методы, которые повторно синтезируют активные материалы после их разложения на элементы и восстановления. Переработка, которая включает в себя разложение активного материала на химические элементы, требует энергии для его повторного синтеза для использования, в то время как прямая переработка не требует повторного синтеза, тем самым снижая как стоимость, так и воздействие на окружающую среду, что стимулировало исследования и разработки в последние годы.
Особенности технологии. В свете этих потребностей Toshiba разработала технологию прямой переработки для мощных, долговечных оксидных анодных батарей. Эта технология была проверена для отделения активного материала от токосъемной фольги электродов оксидного анода, сохраняя при этом структуру и свойства активного материала, тем самым обеспечивая прямое повторное использование.
Поддержание структурной стабильности активного материала в процессе переработки важно для достижения прямой переработки. Среди оксидных анодных материалов анод из оксида ниобия титана (NTO), разработанный Toshiba, имеет стабильную структуру активного материала. Используя эту характеристику, Toshiba разработала метод, при котором термообработка разлагает связующий компонент, который закрепляет NTO внутри анода, что позволяет снимать его с токосъемной фольги и легко отделять и извлекать.
Кроме того, этот метод позволяет проводить обработку при более низких температурах по сравнению с термической обработкой, обычно используемой при переработке электродов, а восстановленный активный материал можно использовать повторно непосредственно после удаления примесей.
Toshiba изготовила электроды с использованием NTO, переработанного из имитированных отходов электродов, полученных в процессе производства батарей, а также из батарей с имитированной деградацией до конца срока службы. После оценки их производительности в батареях было подтверждено, что емкость активного материала, показатель производительности активного материала, сохраняет производительность более 97%, что сопоставимо с новой батареей.
Более того, было подтверждено, что даже после многократной зарядки и разрядки эти переработанные батареи сохраняют емкость, эквивалентную новым батареям, что обеспечивает длительный срок службы.
Будущие разработки. Во-первых, Toshiba сосредоточится на создании методов переработки, нацеленных на отходы, такие как отходы электродов, производимые на заводах. Заглядывая вперед к этапу, когда отработанные батареи будут собираться с рынка, Toshiba стремится создать основу для включения переработанных материалов в продукты и разработать схему переработки для восстановления и переработки анодных ячеек NTO с рынка.
Источник из Зеленый автомобильный конгресс
Отказ от ответственности: информация, изложенная выше, предоставлена greencarcongress.com независимо от Chovm.com. Chovm.com не делает никаких заявлений и не дает никаких гарантий относительно качества и надежности продавца и продукции. Chovm.com категорически отказывается от какой-либо ответственности за нарушения авторских прав на контент.
