Инновации усложняют переработку литиевых аккумуляторов

Разворот человечества в сторону возобновляемой энергетики, повальная мода на смартфоны, желание ездить на экологических чистых электромобилях - все эти факторы способствовали созданию более удобных и емких аккумуляторов. Всего-то несколько десятков лет назад была придумана технология литий-ионных батарей, а сегодня почти весь сектор накопительной энергетики в мире крепко на нее подсел.

Вместе с глобальной зависимостью новый тип аккумуляторов постепенно создал ряд проблем экономического и экологического характера для всех участников их потребления и производства. Наиболее дорогостоящим элементом литий-ионного аккумулятора является кобальт, который присутствует в виде оксида и влияет на концентрацию лития в определенном объеме батареи, отчего напрямую зависит ее емкость. Сегодня рынок литий-ионных аккумулятор потребляет около 40% всего кобальта на планете, а в планах у корпорации добывать его еще больше, ведь в ближайшем будущем мир заполнят электромобили и солнечные батареи.

Такой ажиотажный спрос на серо-серебристый металл уже привел к социальным перекосам в странах третьего мира. Основная часть кобальта добывается в Конго и Замбии, и международные организации с полной уверенностью подозревают в использовании детского труда в шахтах этих стран. Несмотря на введение некоторых мер, вполне вероятно, что "грязный" кобальт, добытый малограмотными детьми, все же добирается до ваших айфонов.

А недавно компании-изготовители стали страдать от лишних затрат на утилизацию литий-ионных батареек, так как их невозможно полностью переработать, либо это просто невыгодно. К примеру, свинцово-кислотные аккумуляторы в настоящий момент перерабатываются на 98%. Это почти полный цикл, позволяющий превращать старые батарейки в новые с минимальными отходами. С литий-ионными моделями не все так просто. Фабрики изо всех сил стараются сделать аккумуляторы дешевыми, чтобы выиграть конкурентную борьбу за счет снижения цены конечного продукта. Этого можно достичь только путем уменьшения доли кобальта, так как он является наиболее дорогостоящим элементом. Цена кобальта, который используется для изготовления аккумуляторных катодов за последний год подскочила с 32 500 до 81 000 долларов. Чтобы удешевить батарейки, инженеры разработали и стали использовать в них оксиды на основе кобальта, которые сохраняют нормальную энергоемкость, но требуют меньших затрат металла при производстве.

Илон Маск уже рассказал, что в его электромобилях Тесла используются аккумуляторы с содержанием всего 3% кобальта, а в будущем компания планирует полностью отказаться от использования дорогостоящего металла. Несмотря на позитивный эффект снижения цены, многим компаниям становится просто невыгодно перерабатывать такие аккумуляторы, ведь в них почти исчезает самый ценный компонент - кобальт. За счет его и возникал дополнительный доход, потому что его было легче добыть из старых батареек, чем искать под землей и раскапывать в шахтах.

В настоящий момент переработка литий-ионных батарей достаточно примитивна. Из них извлекают кобальт, либо просто отправляют на свалку. Команда китайских ученых из Массачусетского университета поможет разработать новые способы восстановления и переработки таких катодных материалов как кобальт в виде оксидов, а вместе с ним остальные компоненты батарейки: алюминий, медь, пластик, графит, метанол и др. Производителям аккумуляторов эти исследования очень важны, так как для будущей продукции рациональней использовать дешевые и восстановленные материалы, чем тратить средства на их подземную добычу.

На основе источника Фото 1