수명 종료 리튬의 혁신

리튬이온 배터리를 만들려면 부품을 채굴하고 정제해야 합니다. 음극이 제작되고, 배터리가 제조됩니다. 배터리가 더 이상 충전되지 않으면 가능한 한 많은 금속과 플라스틱을 재생하기 위해 재활용해야 합니다.

기사 | 에리

최근 한 기술 회사가 배터리 설치 공간이 더 작은 새로운 리튬 이온 배터리를 개발했다는 ​​소식이 나왔습니다. 양극의 흑연을 실리콘으로 대체합니다. 더 많은 에너지를 보유하고 있습니다. 실제로 피트니스 트래커에 사용하면 배터리 에너지 밀도가 약 20% 더 높아졌습니다.

현재 새로운 실리콘 양극 배터리는 웨어러블 피트니스 추적기에 사용됩니다. 이를 개발한 회사는 BMW 및 Daimler와 파트너십을 맺고 있습니다. 리튬 이온 배터리 생산과 관련된 기술이 계속 발전하는 동안 수명이 다한 리튬 이온 배터리 처리 및 재활용에 혁신이 있습니까?

리튬이온 배터리를 만들려면 부품을 채굴하고 정제해야 합니다. 음극이 제작되고, 배터리가 제조됩니다. 배터리가 더 이상 충전되지 않으면 가능한 한 많은 금속과 플라스틱을 재생하기 위해 재활용해야 합니다. 이를 통해 새 배터리를 만드는 데 다시 사용할 수 있습니다.

사람들은 종종 이것이 비용 효율적인 프로세스가 아니라고 생각합니다. 사실, 리튬 이온 배터리는 제조 및 재활용 분야의 혁신을 통해 생산 및 재활용이 비용 효과적인 배터리입니다. 그것은 모두 기술의 변화로 귀결됩니다.

수명이 다한 배터리 재활용에 관심을 집중해야 하는 더 중요한 이유가 있습니다. 전문가들은 2024년부터 코발트와 리튬 매장량이 제한될 것으로 보고 있습니다. 니켈 매장은 2025년까지 괜찮을 것으로 예상되지만 어느 시점에는 이러한 매장도 줄어들기 시작할 수 있습니다. 배터리 제조의 발전과 귀중한 재료의 재활용에 중점을 두는 것은 생산의 필수 단계입니다.

미국 부서는 미국전기제조협회(National Electrical Manufacturer Association)와 협력하여 리튬 이온 배터리에 대한 재활용 표준을 만들었습니다. 이러한 재활용 표준이 마련되면 수명이 다한 배터리 폐기 및 재활용이 주목을 받게 됩니다. 그 사이 이미 많은 기업과 기관에서는 리튬이온 배터리 판도를 바꾸기 위해 열심히 노력하고 있습니다.

현재 폐 리튬이온 배터리에 포함된 금속은 다양한 산화물이 존재하기 때문에 가치가 낮지 않습니다. 리튬 코발트, 리튬 니켈 망간 코발트, 리튬 니켈 코발트 알루미늄, 리튬 철 인산염과 같은 다양한 제품이 있습니다. 배터리 제조업체는 순수 금속을 찾습니다. 품질이 중요합니다. 에너지부 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)는 리튬 이온 배터리를 재활용하는 비용 효율적인 방법을 발견했습니다. 쉽지 않습니다.

DOE가 발견한 것은 거품 부양이 물질을 분리할 수 있다는 것입니다. 거품 부양은 어떻게 작동하나요? 사용한 배터리의 산화물은 부유 탱크로 들어가고 혼합기를 통해 공기가 펌핑되어 용액에 거품이 생기도록 합니다. 음극재는 일반적으로 물을 흡수한 후 바닥으로 가라앉습니다. 이 경우 물의 흡수를 방해하는 화학첨가제를 첨가하면 리튬니켈망간코발트산화물이 부유하는 현상이 발생한다는 사실을 발견했다. 이로 인해 리튬 망간 산화물이 가라앉게 되었습니다.

분리 후 양극재를 테스트했습니다. 95% 이상의 순도를 가지고 있었습니다. 이 발견 덕분에 배터리 제조업체가 새로 채굴하는 것보다 재활용된 것을 구매할 가능성이 높아졌습니다.

Worcester Polytechnic Institute의 연구에 따르면 재활용 재료로 만든 배터리의 성능이 더 좋은 것으로 나타났습니다. Yan Wang 교수의 이번 연구에서는 재활용된 음극 분말을 테스트하고 새로운 분말과 비교했습니다. 재활용 소재는 모두 50% 이상 지속되었습니다.

새로운 음극 분말로 만든 분말은 7,600주기 후에 용량이 70%로 감소했습니다. 재활용 양극분말의 경우 용량이 70%로 떨어지기까지 11,600주기를 거쳤습니다. 본 연구에서는 재활용 배터리가 최선의 선택임이 입증되었습니다.