Snabb och miljövänlig mikrovågsmetod ökar litiumutvinning från batteriavfall

StockholmForskare vid Rice University, under ledning av Pulickel Ajayan, har upptäckt en ny och förbättrad metod för att återvinna litium från använda litiumjonbatterier. Deras teknik är snabbare, renare och mer miljövänlig än nuvarande metoder. De använde mikrovågsstrålning och en biologiskt nedbrytbar vätska för att återvinna upp till 50 % av litiumet på bara 30 sekunder.

Litium är mycket viktigt för tillverkning av batterier som används i smartphones, bärbara datorer och elbilar. Det ökande antalet elbilar och ansträngningar för att minska utsläppen har ökat behovet av litium. År 2023 var den globala marknaden för litiumjonbatterier värd över 65 miljarder dollar och förväntas växa med mer än 23 % under de kommande åtta åren. Denna tillväxt sätter press på litiumförsörjningskedjorna, vilket gör det avgörande att ha effektiva återvinningsmetoder.

Traditionella återvinningsmetoder är ineffektiva och skadliga för miljön, eftersom de använder starka syror och mycket energi samtidigt som de återvinner mindre än 5 % av litiumet. Nya miljövänliga alternativ som djupa eutektiska lösningar (DES) har också problem med effektivitet och höga kostnader.

Forskare vid Rice University har utvecklat en ny metod som använder kolinklorid och etylenglykol som ett djup-eutektiskt lösningsmedel (DES). Här är några viktiga slutsatser från deras studie:

Mikrovågsstrålning påskyndar återvinningsprocessen. Den möjliggör selektiv återvinning av litium på bara 30 sekunder. Traditionell uppvärmning med oljebad tar 12 timmar för att uppnå samma återvinningsgrad. Med mikrovågstekniken nås 87% litiumåtervinning på 15 minuter. Lösningsmedlets stabilitet förbättras med mikrovågor tack vare kortare uppvärmningscykler.

Läs också:

Idag · 04:09

Bröstmjölksantikroppar skyddar spädbarn mot maginfektioner

Sohini Bhattacharyya, som är postdoktor och en av huvudförfattarna, förklarade att det är viktigt att återvinna litiumjonbatterier (LIB) för att få tillbaka viktiga metaller såsom litium, kobolt och nickel. De nuvarande återvinningsmetoderna brukar återvinna litium sist, vilket leder till föroreningar och förluster. Den nya mikrovågsbaserade metoden fokuserar på att återvinna litium först, vilket gör processen mer effektiv och ändamålsenlig.

Salma Alhashim, en av huvudförfattarna, förklarade att kolinkloriden i DES-lösningen absorberar mikrovågor och väljer litium framför andra metaller som kobolt och nickel. Denna metod är nästan 100 gånger snabbare än traditionella metoder och förhindrar att DES bryts ner, vilket ofta sker med längre uppvärmningsmetoder som oljeuppvärmning.

Denna nya metod kan förändra sättet som litiumjonbatterier återvinns på, vilket gör processen både billigare och mer miljövänlig. Den förbättrar mängden material vi kan återvinna och minskar skadorna på naturen. Forskarna tror att en storskalig användning av denna DES-baserade återvinning kan förbättra industrin avsevärt.

Detta genombrott visar att återvinning av litium från använda batterier i framtiden kan bli snabbare, renare och mer effektiv. Det möter den ökande efterfrågan på litium och hanterar de miljöproblem som dagens återvinningsmetoder medför. Studien, publicerad i Advanced Functional Materials, är ett viktigt steg mot hållbar teknik.