В Южной Корее смогли из отработанного аккумулятора извлечь более 95% никеля и кобальта с чистотой 99%

Корреспондент Гу Бон Хёк

Никель и кобальт, извлеченные с помощью новоразработанного процесса [Предоставлено UNIST]

Корейская исследовательская группа разработала технологию, которая позволяет извлекать из отработанных батарей более 95% никеля и кобальта с чистотой 99%.

Эта экологически чистая и высокоэффективная технология преодолевает ограничения существующих методов «мокрой» переработки, которые включают сложные химические процессы и приводят к образованию большого количества сточных вод. Ожидается, что она станет прорывом, который изменит индустрию переработки батарей.

28 октября команда по главе с профессором Ким Гви Ёна из факультета геоэкологических и градостроительных инженерий Ульсанского нацонального института науки и технологии (UNIST) объявила об успешном выборочном отделении и извлечении никеля и кобальта из отработанных аккумуляторов с помощью электрохимического процесса, в котором используется многофункциональный специальный растворитель.

Отработанные батареи содержат значительные количества стратегических минеральных ресурсов, таких как никель, кобальт и марганец, благодаря чему их называют «городскими рудниками». Однако сложность заключается в том, что из-за совместного присутствия этих металлов их трудно разделить для повторного использования. Существующие методы требуют использования сильных кислот, таких как серная кислота, и химических экстрагентов, что не только приводит к образованию опасных сточных вод, но и снижает энергоэффективность из-за многоэтапности процесса.

Разработанный исследовательской группой электрохимический процесс сводит к минимуму использование химикатов и образование сточных вод, одновременно повышая чистоту и коэффициент извлечения за счет одного процесса. Он заключается в пропускании электричества через жидкий раствор, содержащий расплавленный порошок из отработанного аккумулятора, с применением различных напряжений для осаждения ионов металлов в твердой форме. Эта технология использует принцип, согласно которому каждый ион металла осаждается в виде твердого вещества при разном напряжении.

Иллюстрация процесса последовательного электрохимического извлечения металлов из отработанных батарей на основе эвтектического растворителя [Предоставлено UNIST] 

Никель и кобальт, которые составляют около 50 % затрат на производство батарей, представляют собой проблему, поскольку они осаждаются вместе при схожих напряжениях. Эта проблема была решена путем использования специального растворителя (эвтектического растворителя). Компонент этиленгликоля в составе специального растворителя связывается с ионами никеля, а его хлоридный компонент — с ионами кобальта. Это изменяет напряжение, необходимое для осаждения каждого иона металла в твердой форме. В результате никель отделяется и извлекается при напряжении –0,45 В, а кобальт — при –0,9 В.

Кроме того, хлор, естественно образующийся в процессе, избирательно растворяет только кобальт, который выходит в виде примеси. Это повышает чистоту отделения никеля без необходимости отдельной стадии очистки. Хлор, используемый для растворения кобальта, ионизируется в ионы соляной кислоты, что устраняет опасения по поводу выбросов в атмосферу. Накопленные компоненты соляной кислоты в растворителе можно регенерировать в чистую соляную кислоту для повторного использования.

Профессор Ким Гви Ён (слева) и исследователь Чхве Сон Мин [Предоставлено UNIST]

Когда исследователи применили данную технологию к отработанным батареям NCM (никель-кобальт-марганец), доступным на рынке, они добились высокой чистоты разделения никеля и кобальта, превышающей 99,9%, с коэффициентом извлечения обоих металлов более 95%.

Используемый специальный растворитель сохраняет свои свойства даже после более чем четырехкратного повторного использования, что позволяет свести к минимуму образование сточных вод.

«Это одновременно решает проблему компромисса между чистотой и коэффициентом извлечения, которая была хроническим ограничением электрохимических методов разделения» - сказал профессор Ким Гви Ён, добавив: «Это обеспечивает экономическую целесообразность при минимальном использовании химикатов и образовании сточных вод, способствуя созданию устойчивой  экономики замкнутого цикла в области аккумуляторов».

Результаты исследования опубликованы в октябрьском выпуске международного научного журнала Energy Storage Materials.

nbgkoo@heraldcorp.com

#южнаякорея #корея #политика #экономика #промышленность #технология #аккумулторы #батарей #металлургия #химия #кобальт #никель #марганец #утилизация #переработка #бизнес #финансы #инновация #общество #культура #искусство #азия