1. ปัญหามลพิษหลังการรีไซเคิลลิเธียมไอรอนฟอสเฟต
ตลาดการรีไซเคิลแบตเตอรี่ไฟฟ้ามีขนาดใหญ่มาก และจากข้อมูลของสถาบันวิจัยที่เกี่ยวข้อง คาดว่าปริมาณแบตเตอรี่ไฟฟ้าที่หมดอายุการใช้งานสะสมของจีนจะสูงถึง 137.4 เมกะวัตต์ชั่วโมงภายในปี 2025
การเอาไป แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตตัวอย่างเช่น โดยหลักแล้วมีสองวิธีในการรีไซเคิลและใช้ประโยชน์จากแบตเตอรี่ไฟฟ้าที่หมดอายุการใช้งาน ได้แก่ การใช้ประโยชน์แบบต่อเนื่อง และการถอดชิ้นส่วนเพื่อนำไปรีไซเคิล
การใช้งานแบบแคสเคด หมายถึงการนำแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตที่มีความจุเหลืออยู่ระหว่าง 30% ถึง 80% หลังจากการแยกชิ้นส่วนและประกอบใหม่ มาประยุกต์ใช้ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำ เช่น การจัดเก็บพลังงาน
การแยกชิ้นส่วนและการรีไซเคิล ตามชื่อที่บ่งบอก หมายถึงการแยกชิ้นส่วนแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเมื่อความจุที่เหลืออยู่น้อยกว่า 30% และการนำวัตถุดิบกลับมาใช้ใหม่ เช่น ลิเธียม ฟอสฟอรัส และเหล็กในขั้วบวก
การแยกชิ้นส่วนและรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถลดการขุดหาวัตถุดิบใหม่เพื่อรักษาสิ่งแวดล้อม และยังมีมูลค่าทางเศรษฐกิจสูง ช่วยลดต้นทุนการขุด ต้นทุนการผลิต ต้นทุนแรงงาน และต้นทุนการวางผังสายการผลิตได้อย่างมาก
กระบวนการแยกชิ้นส่วนและรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ประกอบด้วยขั้นตอนดังต่อไปนี้: ขั้นแรก รวบรวมและคัดแยกแบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้แล้ว จากนั้นทำการแยกชิ้นส่วนแบตเตอรี่ และสุดท้ายแยกและกลั่นโลหะ หลังจากดำเนินการแล้ว โลหะและวัสดุที่ได้สามารถนำไปใช้ในการผลิตแบตเตอรี่ใหม่หรือผลิตภัณฑ์อื่นๆ ซึ่งช่วยประหยัดต้นทุนได้อย่างมาก
อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันบริษัทรีไซเคิลแบตเตอรี่หลายแห่ง รวมถึงบริษัทในเครือของ Ningde Times Holding Co., Ltd. อย่าง Guangdong Bangpu Circular Technology Co., Ltd. ต่างเผชิญกับปัญหาที่ยากลำบาก นั่นคือ การรีไซเคิลแบตเตอรี่จะก่อให้เกิดสารพิษและปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย ตลาดจึงต้องการเทคโนโลยีใหม่ๆ อย่างเร่งด่วนเพื่อปรับปรุงมลพิษและความเป็นพิษของการรีไซเคิลแบตเตอรี่
2. LBNL ค้นพบวัสดุใหม่เพื่อแก้ปัญหามลพิษหลังการรีไซเคิลแบตเตอรี่
เมื่อไม่นานมานี้ ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ (LBNL) ในสหรัฐอเมริกาได้ประกาศว่าพวกเขาค้นพบวัสดุใหม่ที่สามารถรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้แล้วได้โดยใช้น้ำเพียงอย่างเดียว
ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ก่อตั้งขึ้นในปี 1931 และอยู่ภายใต้การบริหารจัดการของมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียในนามของสำนักงานวิทยาศาสตร์ กระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา ห้องปฏิบัติการแห่งนี้ได้รับรางวัลโนเบล 16 รางวัล
วัสดุใหม่ที่คิดค้นโดยห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์เรียกว่า สารยึดเกาะแบบปลดเร็ว (Quick-Release Binder) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ทำจากวัสดุนี้สามารถรีไซเคิลได้ง่าย เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม และไม่เป็นพิษ เพียงแค่ถอดชิ้นส่วนแล้วนำไปแช่ในน้ำด่าง จากนั้นเขย่าเบา ๆ เพื่อแยกองค์ประกอบที่ต้องการ จากนั้นกรองโลหะออกจากน้ำและทำให้แห้ง
เมื่อเปรียบเทียบกับการรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในปัจจุบัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการบดและฉีกแบตเตอรี่ แล้วตามด้วยการเผาไหม้เพื่อแยกโลหะและธาตุต่างๆ นั้น มีพิษร้ายแรงและมีประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมต่ำ วัสดุใหม่นี้แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง
ในช่วงปลายเดือนกันยายน ปี 2022 เทคโนโลยีนี้ได้รับการคัดเลือกให้เป็นหนึ่งใน 100 เทคโนโลยีปฏิวัติวงการที่พัฒนาขึ้นทั่วโลกในปี 2022 โดยรางวัล R&D 100 Awards
อย่างที่เราทราบกันดี แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประกอบด้วยขั้วบวกและขั้วลบ แผ่นกั้น สารละลายอิเล็กโทรไลต์ และวัสดุโครงสร้าง แต่ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าส่วนประกอบเหล่านี้รวมกันอย่างไรในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน วัสดุสำคัญที่ช่วยรักษาโครงสร้างของแบตเตอรี่คือ กาว
สารยึดเกาะแบบปลดเร็วชนิดใหม่ที่ค้นพบโดยนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์นั้นทำจากกรดโพลีอะคริลิก (PAA) และโพลีเอทิลีนอิมิน (PEI) ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะระหว่างอะตอมไนโตรเจนที่มีประจุบวกใน PEI และอะตอมออกซิเจนที่มีประจุลบใน PAA
เมื่อวางสารยึดเกาะแบบปลดเร็ว (Quick-Release Binder) ในน้ำด่างที่มีโซเดียมไฮดรอกไซด์ (Na+OH-) ไอออนโซเดียมจะแทรกซึมเข้าไปในบริเวณที่ยึดเกาะอย่างฉับพลัน ทำให้โพลิเมอร์ทั้งสองแยกออกจากกัน โพลิเมอร์ที่แยกออกจากกันจะละลายในของเหลว ปลดปล่อยส่วนประกอบของอิเล็กโทรดที่ฝังอยู่ภายในออกมา
ในแง่ของต้นทุน เมื่อนำไปใช้ในการผลิตขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียม ราคาของกาวชนิดนี้จะอยู่ที่ประมาณหนึ่งในสิบของกาวสองชนิดที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด
วันที่เผยแพร่: 25 เมษายน 2566