浮选槽处理分离电池材料便于回收

电动汽车的日益普及对地球来说无疑是一件好事，但随着越来越多的人上路，问题也在不断增加。电动汽车中使用的锂离子电池不会永远持续下去，未来十年大量耗尽的电池涌入将使我们目前的回收能力相形见绌。科学家们取得了一项突破，可以推动这些努力，展示了如何使用浮选罐轻松分离一些宝贵的电池材料以供重复使用。

该研究由密歇根理工大学 (MUT) 的科学家领导，作为 ReCell 高级电池回收中心的一部分，旨在利用采矿业常用的技术来分离和纯化矿石。称为泡沫浮选，这涉及将材料放入浮选罐中，并根据它们是排斥水和漂浮，还是吸水和下沉来观察它们的分离。

但这种方法并不容易转化为报废锂电池的世界，因为构成阴极组件的材料，如常用的锂镍锰钴氧化物 (NMC111) 和锂锰氧化物 (LMO)，一般只是下沉。MTU 团队为此设计了一种解决方案，该解决方案涉及对水进行温和的化学处理，从而使 NMC111 漂浮。

“电池阴极材料的分离主要发生在水中，”合著者兼材料科学家杰西卡·达勒姆向 New Atlas 解释说。“该过程不需要使用大量危险化学品，而这些化学品对于清除废物来说既具有挑战性又成本高昂。”

分离阴极材料后，科学家们进行了测试以确定它们的电化学性能，发现分离过程在这方面的影响可以忽略不计。两者都保持了 95% 或更高的高纯度水平，达勒姆说这对回收材料的潜在买家至关重要。

该技术已在每升(0.26 加仑)水中处理 20 至 150 克(0.7 至 5.3 盎司)阴极材料的小型浮选罐中得到验证。ReCell 团队总部所在的阿贡国家实验室的科学家们将其放大到一个 10 升(2.6 加仑)的罐，能够在一小时内处理超过一公斤(2.2 磅)的阴极材料。

“这涉及从实验室规模罐中使用的条件开始，并优化条件以选择性地分离浮选塔中的阴极材料，”达勒姆告诉我们。“浮选塔是一种连续操作，类似于工业中使用的操作，其中不断将材料和水的浆液送入系统，并从泡沫和尾矿溢流中收集分离的阴极。”

这一突破标志着有效分离这些有价值材料的重要一步，但在整个回收过程中只是链条中的一个环节。阴极以外的材料也需要分离和/或回收，例如电解质和阳极，然后所有这些材料都需要升级为功能性储能系统。Durham 说，ReCell 团队正在单独处理这些步骤中的每一个，而挑战将是将它们串在一起以形成一个有利可图的回收过程。

“ReCell 中心的研究人员目前正在扩展不同的回收步骤，并将它们拼凑在一起以产生性能良好的回收材料，”达勒姆说。“不仅回收过程必须值得，而且升级回收的材料必须能够被行业接受和使用，锂离子电池回收才能成功。”

该研究发表在能源技术杂志上。

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