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美國研發(fā)鋰離子電池制作回收環(huán)保法 可下降加工成本和能耗
據(jù)外媒報(bào)道，美國弗吉尼亞理工學(xué)院（Virginia Tech）的研究人員展現(xiàn)了一種綠色、可持續(xù)性的鋰離子電池（LIB）制作方法，可以在電池電極出產(chǎn)和收回過程中不運(yùn)用有害的有機(jī)溶劑。
圖片來歷：弗吉尼亞理工學(xué)院
研究人員發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過水基工藝制作的電極與傳統(tǒng)基于溶劑工藝制作的電極的速率功能和循環(huán)壽數(shù)適當(dāng)。運(yùn)用水溶性粘合劑可以運(yùn)用水，從廢電極中收回陰極化合物，成功再生此類化合物后，新電極與原始電極電化學(xué)功能適當(dāng)。
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在電池制作和處理過程中，量產(chǎn)鋰離子電池或許會(huì)引起環(huán)境問題。傳統(tǒng)的鋰離子電池電極，特別是陰極，采用N-甲基吡咯烷硐（NMP）作為溶劑，運(yùn)用淤漿法制成。事實(shí)上，據(jù)估計(jì)，年產(chǎn)能為10萬組功率為60 kW、 10 kWh插電式混合動(dòng)力轎車（PHEV）電池的電池制作廠每年需求運(yùn)用410萬公斤的NMP來堆積陰極層。考慮到全球鋰離子電池的產(chǎn)能約為400 GWh，則需求大量的NMP。
可是，NMP是一種貴重的再生毒性物質(zhì)，已于2018年被歐盟委員會(huì)列為閑置物名單。此外，在鋰離子電池的出產(chǎn)過程中，大約47%能耗都花在電極枯燥過程，用于NMP溶劑的蒸發(fā)和收回，假如用水代替NMP，則可以削減四分之一的能耗。在枯燥室設(shè)備上，還需消耗29%的能量，用于控制漿液混合和澆鑄操作的濕度和溫度。因而，需求研制新型電極出產(chǎn)工藝和/或NMP代替品，從而降低加工成本和能源消耗。
研究人員在電極出產(chǎn)中用水代替了NMP，并從集電器中分離出黑色物質(zhì)（炭黑和活性物質(zhì)的混合物），將水溶性粘合劑溶解在水中以完成收回，再將活性物質(zhì)從炭黑中分離出來，再次鋰化生成電池材料。
研究人員表示，在此次研究中運(yùn)用的水基加工電極具有優(yōu)異的電化學(xué)功能，與用收回材料中制成電極的電化學(xué)功能適當(dāng)。假如可以處理一些潛在的挑戰(zhàn)，此種方法可以提供一個(gè)綠色、可持續(xù)的工藝，用于制作和收回鋰離子電池。
