Forscher des Instituts für Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben eine neuartige Methode zur Rückgewinnung von Lithium aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) entwickelt. Aktuelle Recyclingverfahren für LIBs sind kompliziert und teuer, konzentrieren sich hauptsächlich auf die Extraktion von Lithium aus den Kathoden. Dieser Prozess ist jedoch arbeitsintensiv, da das Lithium mit anderen Metallen in der Kathode ausfällt und separiert werden muss. Im Gegensatz dazu ist die Extraktion von Lithium aus den Anoden, die hauptsächlich aus Graphit bestehen, effizienter und kann ohne Entladung der Batterie erfolgen. Traditionelle Methoden mit wässrigen Lösungen bergen jedoch hohe Risiken von Bränden und Explosionen. Die Forscher haben eine alternative Methode entwickelt, bei der aprotische organische Lösungen verwendet werden, die keine Wasserstoffionen freisetzen oder Wasserstoffgas bilden. Diese Lösungen bestehen aus einem polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoff (PAK) und einem Ether als Lösungsmittel. Bestimmte PAKs haben die Fähigkeit, Lithiumionen aus den Graphitanoden zusammen mit einem Elektron durch eine kontrollierte und hoch effiziente Redoxreaktion zu absorbieren. Die Forscher fanden heraus, dass die Verwendung von PAK Pyren in tetraethylenglycoldimethylether unter milden Bedingungen das nahezu vollständige Auflösen von aktivem Lithium aus den Anoden ermöglicht. Neben der Rückgewinnung von Lithium können die resultierenden Lithium-PAK-Lösungen direkt als Reagenzien in verschiedenen Prozessen, wie der Zugabe von Lithium zu neuen Anoden oder der Regenerierung von verbrauchten Kathoden, verwendet werden. Das PAK/Lösungsmittel-System kann auch an verschiedene Materialien angepasst werden, um seine Leistung zu optimieren. Dieser Rückgewinnungsprozess bietet Vorteile wie Effizienz, geringe Kosten, geringere Sicherheitsrisiken, Abfallvermeidung und Aussichten für ein nachhaltiges LIB-Recycling.

Einführung

Dieser Artikel behandelt eine neue Methode, die von Forschern des Instituts für Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelt wurde, um Lithium aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) zurückzugewinnen. Die aktuellen Recyclingprozesse für LIBs sind komplex und teuer und konzentrieren sich hauptsächlich auf die Extraktion von Lithium aus den Kathoden. Dieser Prozess ist jedoch arbeitsintensiv und erfordert die Trennung von Lithium von anderen Metallen in der Kathode. Die Extraktion von Lithium aus Anoden, die hauptsächlich aus Graphit bestehen, ist eine effizientere Alternative, aber herkömmliche Methoden mit wässrigen Lösungen bergen Sicherheitsrisiken.

Herausforderungen bei der Lithiumrückgewinnung aus LIBs

Zusammenfassung: Die bestehenden Recyclingprozesse für LIBs sind kompliziert und teuer und zielen hauptsächlich auf die Extraktion von Lithium aus den Kathoden ab. Dieser Prozess ist jedoch arbeitsintensiv, da Lithium mit anderen Metallen in der Kathode ausfällt und getrennt werden muss.

Zusätzliche Informationen: Diskutieren Sie die Einschränkungen der aktuellen Recyclingprozesse für LIBs und heben Sie die Schwierigkeiten bei der Extraktion von Lithium aus Kathoden sowie die Notwendigkeit einer arbeitsintensiven Trennung hervor.

Die alternative Methode unter Verwendung aprotischer organischer Lösungen

Zusammenfassung: Die Forscher haben eine alternative Methode entwickelt, die aprotische organische Lösungen verwendet, die keine Wasserstoffionen freisetzen oder Wasserstoffgas bilden. Diese Lösungen bestehen aus einem polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoff (PAK) und einem Ether als Lösungsmittel.

Zusätzliche Informationen: Erklären Sie die Vorteile der Verwendung von aprotischen organischen Lösungen gegenüber herkömmlichen wässrigen Lösungen und betonen Sie deren Sicherheit und Effizienz bei der Rückgewinnung von Lithium aus LIBs.

Die Rolle der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAKs)

Zusammenfassung: Bestimmte PAKs haben die Fähigkeit, Lithiumionen aus Graphitanoden zusammen mit einem Elektron durch eine kontrollierte und hoch effiziente Redoxreaktion zu absorbieren.

Zusätzliche Informationen: Geben Sie weitere Details zur Redoxreaktion zwischen PAKs und Lithiumionen an und heben Sie die kontrollierte und effiziente Natur des Prozesses hervor.

Die Forschungsergebnisse unter Verwendung von Pyren in Tetraethylenglycoldimethylether

Zusammenfassung: Die Forscher stellten fest, dass die Verwendung des PAKs Pyren in Tetraethylenglycoldimethylether eine nahezu vollständige Auflösung von aktivem Lithium aus den Anoden unter milden Bedingungen ermöglichte.

Zusätzliche Informationen: Erläutern Sie die spezifischen Ergebnisse der Forscher und diskutieren Sie die Wirksamkeit von Pyren in Tetraethylenglycoldimethylether als Lösungsmittel zur Rückgewinnung von Lithium aus LIB-Anoden.

Anwendungen der zurückgewonnenen Lithium-PAK-Lösungen

Zusammenfassung: Neben der Rückgewinnung von Lithium können die resultierenden Lithium-PAK-Lösungen direkt als Reagenzien in verschiedenen Prozessen verwendet werden, wie z.B. der Zugabe von Lithium zu neuen Anoden oder der Regeneration von verbrauchten Kathoden.

Zusätzliche Informationen: Diskutieren Sie die potenziellen Anwendungen der zurückgewonnenen Lithium-PAK-Lösungen und heben Sie ihre Verwendung als Reagenzien in verschiedenen Prozessen sowie ihre mögliche Rolle beim nachhaltigen Recycling von LIBs hervor.

Vorteile des Rückgewinnungsprozesses

Zusammenfassung: Dieser Rückgewinnungsprozess bietet Vorteile wie Effizienz, geringe Kosten, reduzierte Sicherheitsrisiken, Abfallreduzierung und Perspektiven für ein nachhaltiges LIB-Recycling.

Zusätzliche Informationen: Diskutieren Sie jeden der genannten Vorteile im Detail und betonen Sie die positive Auswirkung dieser neuen Methode auf das Gesamtrecycling und die Nachhaltigkeit von Lithium-Ionen-Batterien.

Fazit

Fassen Sie die wichtigsten Punkte zusammen, die im Artikel diskutiert wurden, und betonen Sie die Bedeutung der neuen Methode zur Rückgewinnung von Lithium aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien und ihre potenzielle Auswirkung auf die Nachhaltigkeit des LIB-Recyclings.

Quelle

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