科学家发明浮选槽技术处理分离电池材料 便于回收利用

作为ReCell先进电池回收中心的一部分，这项研究由密歇根技术大学（MUT）的科学家领导，旨在利用采矿业中常用的技术来分离和净化矿石。这被称为泡沫浮选，它涉及将材料放在浮选槽中，并根据它们是排斥水而漂浮，还是吸收水而下沉而分离。

但这种方法并不完美因为构成阴极成分的材料，如常用的镍锰钴锂氧化物（NMC111）和锂锰氧化物（LMO）通常都会下沉。MTU团队对此设计了一个解决方案，涉及对水进行温和的化学处理，这使得NMC11反而会浮起来。

"电池阴极材料的分离主要发生在水中，"共同作者和材料科学家Jessica Durham解释说。"这个过程不需要使用大量的危险化学品，而这些化学品在摆脱废物方面是具有挑战性和昂贵的。"

随着阴极材料的分离，科学家们随后进行了测试，以确定其电化学性能，发现分离过程在这方面的影响可以忽略不计。两者都保持了95%或以上的高纯度水平，Durham说这对回收材料的潜在买家来说是至关重要的。

这项技术是在一个台式浮选槽中演示的，每升（0.26加仑）水处理20至150克（0.7至5.3盎司）的阴极材料。ReCell团队总部所在的阿贡国家实验室的科学家们随后将其放大到一个10升（2.6加仑）的水箱，能够在一小时内处理超过1公斤（2.2磅）的阴极材料。

Durham告诉我们："这涉及到从基准规模槽中使用的条件开始，优化条件以在浮选柱中选择性地分离阴极材料。浮选柱是一个连续的操作，类似于工业中使用的状况，材料和水的浆液不断地被送入系统，分离的阴极被从泡沫和尾矿溢流中收集。"

这一突破标志着有效分离这些有价值的材料的努力迈出了重要一步，但在整个回收过程中，这只是链条中的一个环节。阴极以外的其他材料也需要被分离和/或回收，如电解质和阳极，然后所有这些材料都需要被升级循环到一个功能性的储能系统。Durham说ReCell团队正在单独处理这些步骤，而挑战将是把它们串联起来，形成一个有利可图的回收过程。

"ReCell中心的研究人员目前正在扩展不同的回收步骤，并将它们拼凑起来，以产生具有良好性能的回收材料，"Durham说。"不仅回收过程要有价值，而且升级的材料必须能够被工业界接受和使用，才能使锂离子电池回收获得成功。"

这项研究发表在《能源技术》杂志上。

了解更多：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ente.202100468