
鋰電池的製造原料中,鎳和鈷都不便宜,電池壽命終結後又會帶來二次污染,回收技術就成為這幾年電池技術的熱門研究主題,最新的方法甚至不需要將電池打碎,而且回收效率超高。
如何更有效率的回收電動車鋰電池,已經是學界爭搶研究的熱門主題,畢竟這可是關係價值上千億美元的電池產業利益,美國萊斯大學研究團隊最新的電池回收技術,最近正式在《自然》期刊發表,引起各界關注。
不想看複雜解釋的朋友,這裡先給懶人包。這項新技術不需要拆解電池,就能夠將鋰電池中的鈷分離出來,金屬材料回收率高達 98%,目前主流的絞碎、清洗、分類,回收率不僅工程浩大,回收率還很難超過 90%。
這項技術的核心在於萊斯大學圖爾(James Tour)教授團隊開發的加熱法,稱為快閃焦耳加熱(Flash Joule Heating),不需要熔爐、溶劑與其他助燃氣體,就能夠將材料在一秒鐘之內瞬間加熱到超高溫,可以用在石墨烯生產上,快速生成高品質的石墨烯。
利用快閃加熱,研究團隊只花了幾秒鐘時間,就將廢電池加溫到 2,500 克耳文(Kelvin),藉此創造出一個特殊的磁性外殼和穩定的核心結構,在這個過程中,鋰電池正極中的尖晶結構鈷氧化層裡展現出磁性,如此一來就能輕易將鈷分離出來。
一般來說,隨著電池充放電循環(氧化還原反應)不斷進行,在電池正極的鈷會逐漸產生晶體結構變化,從原本的層狀轉為尖晶狀,這會降低鋰離子導電率,使得電池容量下降。通常這種「相變化」是不可逆的,因此鋰電池健康度下降後幾乎無法復原。
然而這項新研究與技術帶來全新可能,在保持電池結構的前提下,將尖晶體中的鈷分離出來,不僅是回收原料,甚至保留了重建正極的可能,節省大量工作,也不再需要化學藥劑協助清洗,對環境來說更為友善。
(首圖來源:shutterstock)