低成本地回收锂离子电池的方法。
来自: 人在塔在
使用有100年历史的矿物加工技术,化学工程专业的学生已然找到了一种解决21世纪中一个迫在眉睫的问题——如何低成本地回收锂离子电池的方法。
Lei Pan的团队由化学工程系学生组成,他们为这个研究项目付出了长时间的努力,同时,他们很高兴能于去年4月在华盛顿特区的“人,繁荣和地球(P3)”比赛中展示他们的研究成果。让他们意想不到的是,他们的展示区域被热情高涨的观众重重包围。
大四学生Zachary Oldenburg表示:“我们获得了很多‘噢,哇’这样的惊讶的回答。发出这样的赞叹的人从只有8岁想、要了解这个方法的机理的小孩子到想要知道为什么此前没有任何人这么做的EPA(美国环境保护署)官员都有。我给这位官员的回答是,因为此前的项目带领人都没有一个是名矿业工程师”。
密歇根理工大学化工系副教授Pan在其研究生期间研究的方向正是矿业工程。正是他提出这样的想法:从小小的手机电池到数千瓦的给电动车功能的锂电池中,通过采用20世纪采矿技术来回收锂离子电池。Pan认为,同样地,这个被用于从矿石中分离金属的技术能被用于废电池上。因此,他给学生们上了一堂关于矿物加工基础方法的速成课,并让学生们着手在实验室里试验这些矿物加工方法。
一名化工系的大四学生Trevyn Payne 表示:“我的思绪又回到当初,那个试验屡屡失败的时候。说实话,很多次是这样的——‘让我们试试这个方法吧’。有时候,当试验方法成功了的时候,就像是意料之外的事情” 。
Oldenburg举例称:“我们尝试了所有溶剂来分散化学物质,在数小时又数小时的等待后,我们发现,淡水的分散效果最好”。
然而,最终一切水到渠成。博士生Ruiting Zhan解释道:“你能在一次又一次的试验种看到 的研究成果不断完善,这种感觉非常美妙。这会给予你一种成就感”。
科研团队使用采矿技术来分离电池的所有部件:外壳、金属箔和阳极以及阴极上的导电涂层。锂电池的阴极上含有金属锂的氧化物,这是锂电池中最具有价值的部分。这些氧化物能被回收,重新用于生产,二次制作成新的电池。
Ruitang Zhan还说:“我们这个方法的最大优势是成本低廉的同时还高效节能”。
Oldenburg补充:“考虑到材料会被用于再次生产,我们的回收材料和纯锂性能一样优良,而且还比纯锂廉价”。
经验证,实际上来说,他们的方法对于化工行业来说最具吸引力的地方是材料的质量。Pan表示:“我们看到了这样的可能性——通过一种现有矿物加工技术来应对不断出现的挑战。我们使用标准的重力选矿法来从铝中分离铜。而且,我们还使用泡沫浮选法来重新提取出重要的物质,这些物质包括有石墨、锂以及钴。这些采矿技术是最廉价而且容易实现的。同时,采用这些采矿技术所需要的基础设施现在已经存在于日常生产中”。
被这些化工系学生的努力所震撼的不仅仅是P3比赛中的观众,美国化学工程师学会AIChE的可持续科学与技术青年理事会YCOSST在YCOSST P3 比赛颁奖礼上介绍这个研究团队,同时,还称赞该项目“最好地践行了可持续的义务,成功地进行了跨学科合作,出色地运用了工程学原理而且大胆地让年轻人参与其中。而且对于使用者来说,这个项目设计出来的方法符合可持续的理念而且足够简单——无需方法使用者掌握足够多的技术性专业知识”。
在十月,包括Oldenburg,Payne,Zhan 和本科生 Lucille Nunneley在内的研究团队成员将会在美国化学工程师学会的匹兹堡年会上被授奖。届时,他们也将会在年会上展示其研究成果。这个奖项包括了帮助抵消学生因出席此次年会而产生的费用的1,000美元。
为了进一步优化他们的研究,Pan已经收到了来自密歇根理工大学研究转化与商业化(MTRAC)州创新中心的研究资助。
值得一提的是,该研究项目收到了美国环境保护署15,000美元的拨款资助。而且,在6月15日,一篇关于他们的研究成果的论文已经被在线发表于期刊《Sustainable Materials and Technologies》。这篇论文的作者是Pan,Zhan和Oldenburg,题目为“Recovery of Active Cathode Materials from Lithium-Ion Batteries Using Froth Flotation”(通过使用泡沫浮选法回收锂离子电池种的活性阴极物质)。
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文章来源:奇化网
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