Переработка вышедших из строя батареек – одна из главных экологических проблем, которая уже давно существует. Группа учёных из университета штата Иллинойс в Урбане-Шампейне недавно объявила о значительном прорыве в этой области, который позволит эффективно разделить никель от кобальта и использовать их повторно.
Литиевые батареи, используемые в компьютерах, телефонах и других гаджетах, представляют собой ценный ресурс из-за редких компонентов, составляющих их основу.
Как отмечают исследователи, ответственные за данное В состав литий-ионных аккумуляторов входят такие элементы, как литий (5-8%), кобальт (5-20%), никель (5-10%) и марганец (10-15%). Никель-металлгидридные батареи отличаются высоким содержанием никеля (36-42%) и кобальта (3-5%).
«Все актуальнее становится задача создания долгосрочных планов по добыче важных компонентов в перспективных вторичных ресурсах. В своей публикации авторы объясняют, что для восстановления металлов из состава батарей требуется разделение на молекулярном уровне, что порой может быть затруднительно. К такому типу элементов относятся, например, кобальт и никель.
Отделение кобальта от никеля
Связь обусловлена тем, что кобальт и никель — два металла с похожими электрохимическими свойствами. Ученые указывают на сходство их «восстановительных потенциалов». Что же это означает? Окислительно-восстановительный потенциал — это перенос электронов между двумя элементами в ходе химической реакции. В этом процессе участвуют два элемента:
- Восстановитель отдаёт электроны и вследствие этого окисляется.
- Окислитель поглощает электроны и при этом восстанавливается.
Вызывая химическую реакцию, можно перемещать электроны по различным критериям и потенциально привлекать их для сортировки металлов. Кобальт и никель с одинаковыми восстановительными потенциалами будут реагировать на электрохимические стимулы одинаково, оставаясь смешанными.
Ученые решили воздействовать на свойства металлов для их разделения. После того как металлы расплавились, в них добавили элементы, меняющие свое поведение во время электроосаждения. Для этого использовали концентрированный хлорид и электроды с положительно заряженным полиэлектролитом. Полиэлектролит – это ионный полимерный материал, несущий группы атомов с электрическим зарядом (ионы).
«Простой» метод переработки батарей
Учёные с помощью метода и регуляции концентрации компонентов разделили два металла, управляя их электрохимическими характеристиками, после чего осадили по separate слоям.
Исследовательская группа добилась чистоты металла 96,4% для кобальта и 94,1% для никеля. Авторы отмечают, что этот метод требует меньше ресурсов и энергии, чем другие химические процессы, что является преимуществом открытия. В будущем исследователи надеются усовершенствовать процесс.