美國研發(fā)鋰離子電池制造回收環(huán)保法 可降低加工成本和能耗
據外媒報道，美國弗吉尼亞理工學(xué)院（Virginia Tech）的研究人員展示了一種綠色、可持續性的鋰離子電池（LIB）制造方法，能夠在電池電極生產(chǎn)和回收過(guò)程中不使用有害的有機溶劑。
圖片來(lái)源：弗吉尼亞理工學(xué)院
研究人員發(fā)現，通過(guò)水基工藝制造的電極與傳統基于溶劑工藝制造的電極的速率性能和循環(huán)壽命相當。利用水溶性粘合劑能夠利用水，從廢電極中回收陰極化合物，成功再生此類(lèi)化合物后，新電極與原始電極電化學(xué)性能相當。
在電池制造和處理過(guò)程中，量產(chǎn)鋰離子電池可能會(huì )引起環(huán)境問(wèn)題。傳統的鋰離子電池電極，特別是陰極，采用N-甲基吡咯烷硐（NMP）作為溶劑，利用淤漿法制成。事實(shí)上，據估計，年產(chǎn)能為10萬(wàn)組功率為60 kW、 10 kWh插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（PHEV）電池的電池制造廠(chǎng)每年需要使用410萬(wàn)公斤的NMP來(lái)沉積陰極層?？紤]到全球鋰離子電池的產(chǎn)能約為400 GWh，則需要大量的NMP。
但是，NMP是一種昂貴的再生毒性物質(zhì)，已于2018年被歐盟委員會(huì )列為閑置物名單。此外，在鋰離子電池的生產(chǎn)過(guò)程中，大約47%能耗都花在電極干燥過(guò)程，用于NMP溶劑的蒸發(fā)和回收，如果用水替代NMP，則可以減少四分之一的能耗。在干燥室設備上，還需消耗29%的能量，用于控制漿液混合和澆鑄操作的濕度和溫度。因此，需要研發(fā)新型電極生產(chǎn)工藝和/或NMP替代品，從而降低加工成本和能源消耗。
研究人員在電極生產(chǎn)中用水替代了NMP，并從集電器中分離出黑色物質(zhì)（炭黑和活性物質(zhì)的混合物），將水溶性粘合劑溶解在水中以實(shí)現回收，再將活性物質(zhì)從炭黑中分離出來(lái)，再次鋰化生成電池材料。
研究人員表示，在此次研究中使用的水基加工電極具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，與用回收材料中制成電極的電化學(xué)性能相當。如果能夠解決一些潛在的挑戰，此種方法能夠提供一個(gè)綠色、可持續的工藝，用于制造和回收鋰離子電池。
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