خبر کامل
کشف کره‌ای: بازیافت سبز باتری‌های برقی با بازیابی ۹۵٪ نیکل و کبالت خالص
پژوهشگران کره‌ای در یک دستاورد علمی مهم، فرایندی انقلابی و سازگار با محیط‌زیست را برای بازیافت باتری‌های لیتیوم‌یونی خودروهای برقی توسعه داده‌اند که قادر است بیش از ۹۵ درصد نیکل و کبالت موجود در باتری‌های مستعمل را با خلوص تقریباً ۱۰۰ درصد استخراج کند. این فناوری نوین، مسیر صنعت جهانی بازیافت فلزات راهبردی را دگرگون خواهد کرد.
نوآوری سبز در بازیافت باتری‌های لیتیوم‌یونی
این روش که توسط تیمی از محققان موسسه ملی علوم و فناوری اولسان (UNIST) طراحی شده، برخلاف فرایندهای مرسوم بازیافت تر، دیگر نیازی به استفاده از اسیدهای قوی و مراحل پیچیده استخراج شیمیایی ندارد. فناوری جدید بر پایه یک جداسازی انتخابی الکتروشیمیایی و با استفاده از یک حلال ویژه چندمنظوره عمل می‌کند. این رویکرد علاوه بر کاهش چشمگیر هزینه‌ها، تولید پساب‌های خطرناک را نیز به حداقل می‌رساند.
حل یک چالش قدیمی در بازیافت باتری‌ها
بازیافت باتری‌های لیتیوم‌یونی که به دلیل دارا بودن مقادیر قابل‌توجهی از فلزات راهبردی مانند نیکل، کبالت و منگنز به «معدن شهری» مشهورند، همواره به دلیل حضور هم‌زمان چندین فلز با دشواری جداسازی مواجه بوده است. در روش‌های متداول، استفاده از اسید سولفوریک و مراحل متعدد استخراج شیمیایی، علاوه بر هزینه‌بر بودن، حجم زیادی از پسماندهای خطرناک تولید می‌کند.
جزئیات علمی: حلال یوتکتیک عمیق و جداسازی ولتاژی
برای غلبه بر این چالش، محققان UNIST از نوعی حلال ویژه به نام حلال یوتکتیک عمیق (DES) استفاده کردند. در این پژوهش، حلالی به نام اتالین به کار گرفته شد که ترکیبی از اتیلن‌گلیکول و یون‌های کلرید است.
- اتیلن‌گلیکول: این مایع بی‌رنگ و بی‌بو که در ضدیخ خودرو نیز کاربرد دارد، قابلیت اتصال انتخابی به یون‌های نیکل را دارد.
- یون‌های کلرید: این یون‌ها با تشکیل کمپلکس‌های تتراکلروکبالتات، یون کبالت را پایدار می‌کنند.
این تفاوت در رفتار هماهنگی فلزی، ولتاژ کاهش دو فلز را از یکدیگر جدا و فاصله‌گذاری می‌کند. بر اساس یافته‌های محققان، این ویژگی باعث شد:
نیکل در ولتاژ منفی ۰٫۴۵ ولت و کبالت در منفی ۰٫۹ ولت رسوب کند؛ اختلافی که امکان جداسازی دقیق و کارآمد این دو فلز را فراهم می‌کند. این اختلاف ولتاژ حتی در دمای بالا ۸۵ درجه سانتی‌گراد نیز پایدار باقی ماند.
نتایج خیره‌کننده و مزایای زیست‌محیطی
خلوص و نرخ بازیابی بالا
دوام حرارتی روش جدید موجب شد ضریب جداسازی نیکل و کبالت به بیش از ۳۰۰۰ برسد. در آزمایش‌های اولیه، بازیابی نیکل از محلول‌های آزمایشگاهی به بیش از ۹۷ درصد افزایش یافت. در مرحله بعد، این روش بر روی محلول‌های واقعی استخراج‌شده از باتری‌های نیکل کبالت منگنز (NCM) آزمایش شد:
| فلز | خلوص به‌دست‌آمده | نرخ بازیابی |
|---|---|---|
| نیکل (Ni) | ۹۹٫۱ درصد | بیش از ۹۵ درصد |
| کبالت (Co) | ۹۸٫۸ درصد | بیش از ۹۵ درصد |
مزیت الکترودیپوزیشن و پایداری
این فناوری همچنین یک مزیت کلیدی دیگر به نام الکترودیپوزیشن دارد. در این فرآیند، فلز به صورت لایه‌ای روی سطح جامد رسوب می‌کند و کلرین به طور طبیعی در داخل حلال تشکیل می‌شود که بدون نیاز به مراحل اضافی، موجب خالص‌سازی بیشتر نیکل می‌گردد. محلول حاوی کلر پس از خنثی‌سازی، قابل استفاده مجدد است و همین موضوع اثرات زیست‌محیطی و هزینه‌های عملیاتی را به شدت کاهش می‌دهد.
کی‌ویونگ کیم، استاد مهندسی محیط‌زیست در UNIST، تأکید کرد که این روش نه تنها میزان مصرف مواد شیمیایی و حجم پساب را کاهش می‌دهد، بلکه یک مسیر پایدار و مقرون‌به‌صرفه برای بازیافت باتری‌ها ارائه می‌کند. این پژوهش با حمایت وزارت آموزش کره جنوبی، بنیاد ملی تحقیقات کره و UNIST انجام شده و نتایج آن در نشریه Energy Storage Materials منتشر شده است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۱۴:۳۰ - ۱۴۰۴/۰۸/۲۳