Phương pháp nhanh tái chế kim loại từ pin lithium-ion ^{CEFR B2}

Nhu cầu toàn cầu về pin lithium-ion đang tăng nhanh, nên việc tái chế nhiều vật liệu pin hơn trở nên cấp thiết để giảm áp lực chuỗi cung ứng và tổn hại môi trường. Nhóm nghiên cứu tại Rice University công bố một quy trình nhanh và tiết kiệm năng lượng để thu hồi các kim loại chính từ pin đã qua sử dụng.

Nhóm thử một loạt dung dịch gốc nước dựa trên muối amin clorua nhằm tái tạo lợi ích của một số dung môi “xanh” nhưng tránh hạn chế của chúng. Trong số đó, dung dịch dựa trên hydroxylammonium chloride (HACl) cho hiệu suất tốt nhất. Theo Simon M. King, các phản ứng diễn ra rất nhanh ở nhiệt độ phòng: trong phút đầu phần lớn việc chiết tách kim loại đã xảy ra. Dung dịch HACl đạt khoảng 65% chiết kim loại quan trọng chỉ trong một phút, và hiệu suất tăng lên hơn 75% cho một số kim loại khi kéo dài thời gian xử lý nhẹ.

Thay dung môi hữu cơ bằng nước làm giảm độ nhớt, giúp vận chuyển khối nhanh hơn và tăng tốc phản ứng. Thí nghiệm và mô phỏng cho thấy độ axit và ion clorua hỗ trợ hòa tan kim loại, trong khi một trung tâm nitơ có tính oxi hóa-khử trong HACl tham gia chủ động vào phản ứng; Sohini Bhattacharyya gọi khả năng này là một lợi thế lớn.

Sau khi chiết tách, các kim loại thu hồi được tái chế thành vật liệu pin mới, khép vòng tái chế trong thí nghiệm. Pulickel Ajayan lưu ý điều kiện xử lý nhẹ có thể giúp phát triển công nghệ tái chế bền vững và dễ mở rộng hơn. Kết quả gợi ý một chiến lược thiết kế cho tái chế thế hệ tiếp theo: kết hợp dung dịch gốc nước ít độc với chức năng hóa học mục tiêu và khả năng vận chuyển khối tốt để tối đa hóa hiệu quả. Tuy nhiên, hiện chưa rõ phương pháp này có thể được mở rộng đến quy mô công nghiệp nhanh đến mức nào.