Исследователи из Вустерского политехнического института и Аргоннской национальной лаборатории США совместно предложили новый процесс переработки аккумуляторов, который позволяет превращать малоценные отходы батарей в катодные материалы следующего поколения с более высокой плотностью энергии и превосходной циклической стабильностью. Соответствующая статья была недавно опубликована в журнале «Chemical Cycles».

По мере того как спрос на электромобили и системы накопления энергии продолжает расти, литий-железо-фосфатные аккумуляторы (LFP) получают широкое распространение благодаря своей безопасности и ценовым преимуществам. Однако традиционные методы переработки обычно позволяют извлекать лишь относительно дешевые соли лития и железа, что делает переработку экономически малопривлекательной. Для решения этой проблемы исследовательская группа разработала схему «модернизирующей переработки с выщелачиванием». Этот процесс позволяет сохранять исходную морфологию частиц аккумуляторных материалов при атмосферном давлении и превращать смешанные отработанные катодные материалы, включая литий-железо-фосфат и литий-марганцевую шпинель, в ценный литий-марганец-железо-фосфат (LMFP), достигая степени повторного использования элементов более 95%. Благодаря отказу от гидротермального синтеза под высоким давлением и совместимости с существующими гидрометаллургическими мощностями, этот технологический путь создает благоприятные условия для крупномасштабного внедрения.

Полученный катодный материал LMFP не только обладает более высокой плотностью энергии, но и демонстрирует превосходную циклическую стабильность. По сравнению с традиционными схемами переработки, новый процесс сокращает потребление сырья, использование энергии и сброс сточных вод. Команда отмечает, что эта работа знаменует собой сдвиг в мышлении: от простого извлечения сырья к модернизации отходов в продукты следующего поколения с более высокой стоимостью. Технико-экономический анализ также показывает, что новый процесс обладает положительной рентабельностью в различных сценариях, что потенциально позволяет превратить перерабатывающие предприятия в узлы создания стоимости в циркулярной цепочке поставок аккумуляторов.

Исследователи также отмечают, что для перехода к крупномасштабному внедрению еще предстоит преодолеть ряд проблем. Состав промышленных отработанных батарей сильно различается, и в дальнейшей работе необходимо продвинуться в таких областях, как управление примесями, пилотные демонстрации, а также содействие взаимодействию между переработчиками, производителями и политиками.