Từ tính có thể nắm giữ chìa khóa để tái chế pinTừ tính có thể nắm giữ chìa khóa để tái chế pin :: Vấn đề bền vững

Các nhà nghiên cứu tại Đại học RiceTexas, đã đưa ra một phương pháp mới để chiết xuất vật liệu hoạt tính tinh khiết từ chất thải pin lithium-ion. Phát hiện của họ, được công bố trên tạp chí Truyền thông thiên nhiêncó thể dẫn đến việc phân tách và tái chế hiệu quả các vật liệu pin có giá trị với mức phí tối thiểu, góp phần vào việc sản xuất xe điện (EV) bền vững hơn.

James Tour, Giáo sư Hóa học TT và WF Chao kiêm giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật nano tại Đại học Rice, cho biết: “Với sự gia tăng trong việc sử dụng pin, đặc biệt là trong xe điện, nhu cầu phát triển các phương pháp tái chế bền vững đang trở nên cấp thiết”.

Các kỹ thuật tái chế thông thường liên quan đến việc phân hủy vật liệu pin thành các dạng nguyên tố của chúng thông qua các quá trình nhiệt hoặc hóa học. Điều này tốn nhiều năng lượng và tốn kém, với tác động đáng kể đến môi trường.

Thay vào đó, phương pháp của nhóm Rice khai thác các đặc tính từ tính để tạo điều kiện tách và tinh chế vật liệu pin đã qua sử dụng. Sáng kiến ​​của họ sử dụng một quy trình được gọi là không dung môi gia nhiệt Joule flash (FJH). Kỹ thuật này, do Tour phát minh, bao gồm việc truyền dòng điện qua vật liệu có điện trở trung bình để làm nóng nhanh và biến đổi nó thành các chất khác.

FJH cho phép các nhà nghiên cứu làm nóng chất thải pin lên đến 2500 Kelvin trong vài giây. Trong quá trình này, các cực âm pin gốc coban — thường được sử dụng trong xe điện và liên quan đến chi phí tài chính, môi trường và xã hội cao — bất ngờ cho thấy từ tính ở các lớp oxit coban spinel bên ngoài, cho phép tách dễ dàng khỏi lõi. Sự tách từ tính này lần lượt cho phép tinh chế hiệu quả.

Phương pháp tiếp cận của các nhà nghiên cứu đã mang lại hiệu suất thu hồi kim loại pin cao tới 98% trong khi vẫn duy trì được giá trị cấu trúc pin.

Tour cho biết: “Đáng chú ý là tạp chất kim loại đã giảm đáng kể sau khi tách trong khi vẫn bảo toàn cấu trúc và chức năng của vật liệu. Cấu trúc khối của vật liệu pin vẫn ổn định và sẵn sàng để tái tạo thành catốt mới”.

Các sinh viên tốt nghiệp của Rice là Weiyin Chen và Jinhang Chen cũng như nhà nghiên cứu sau tiến sĩ và Nghiên cứu viên trẻ của Rice Academy Yi Cheng là đồng tác giả chính của nghiên cứu này. Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Văn phòng Nghiên cứu Khoa học Không quân, Quân đoàn Kỹ sư Hoa Kỳ ERDC và Học bổng Rice Academy.

Nguồn hình ảnh: iStock.com/PhonlamaiPhotogh