中国科学家利用氨基酸和微型电池实现了99.99%的锂回收,这是一种开创性的、环保的方法。
锂离子电池为我们的日常生活提供动力,从智能手机到电动汽车。然而,随着需求的增长,电子垃圾的问题也越来越严重。
废弃电池释放出有毒化学物质,污染土壤和水,而开采新鲜锂和其他金属会耗尽自然资源,损害生态系统。
为了解决这些问题,一组中国研究人员开发了一种更安全、更可持续的回收方法,通过使用中性溶液来消除对刺激性酸的需求。
一种更安全的提取金属的方法
废旧的锂离子电池含有锂、镍、钴和锰等有价值的金属,这些金属可以在新电池中重复使用。
目前大多数回收方法使用强酸或氨来提取这些金属,但这些过程会损害环境。
这种新方法是由长沙中南大学、贵州师范大学和先进储能材料国家工程研究中心的科学家开发的,它在中性pH值下工作,减少了污染和安全风险。
为了实现这一目标,研究人员结合了两个创新的想法:使用微小的“微型电池”来分解电池材料,并添加氨基酸甘氨酸来帮助提取金属。
这些技巧可以在不使用刺激性化学物质的情况下回收有价值的金属。
氨基酸在可持续循环中的关键作用
甘氨酸是一种常见的氨基酸,在这种方法中起着至关重要的作用。
它作为一种结合剂,捕获金属离子,如锂、镍、钴和锰,防止它们形成不想要的副产品。
此外,甘氨酸是一种天然的缓冲液,使溶液保持中性pH值,使该过程比传统的酸基回收技术安全得多。
但真正令人惊讶的是:金属提取后剩下的甘氨酸溶液不是废物 —— 而是一种资源。
它不会产生有毒的副产品,而是可以重新用作肥料,将化学废物转化为有益的农产品。
这意味着甘氨酸不仅优化了金属回收,而且还确保了过程的每个部分都有助于可持续性。
微型电池有助于分解旧电池
这种新方法的一个关键发现是在回收溶液中创造了微小的“微型电池”。
这有助于分解废旧电池材料,使提取金属变得容易得多。
研究人员将旧电池颗粒与铁(II)盐、草酸钠和甘氨酸混合在中性液体中。
这在颗粒上形成一层薄的草酸铁(II)层,作为阳极,而电池材料作为阴极。
这种设置触发了一个反应,其中铁(II)转化为铁(III),而电池材料中的氧离子转化为氢氧化物(OH -)离子。
这个反应破坏了电池的结构,使锂、镍、钴和锰溶解在溶液中。该过程不仅快速有效,而且还消除了有害废物。
电池回收效率惊人
这种方法的效果令人印象深刻。
只需15分钟,它就能从废旧电池中提取99.99%的锂、96.8%的镍、92.35%的钴和90.59%的锰。
真正的亮点是什么?剩余的甘氨酸溶液可以用作肥料,进一步减少浪费。
这种新的回收方法不仅限于回收金属;而是以一种进一步保护地球的方式来做这件事。
它提供了一种更智能、更安全、更可持续的电池回收方法,确保我们充分利用资源,同时最大限度地减少对环境的危害。
这项研究发表在《安吉万德化学国际版》杂志上。
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