Các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice phát triển một phương pháp dựa trên nước, giúp thu hồi các kim loại giá trị từ pin lithium-ion đã qua sử dụng chỉ trong vài phút, mang đến một giải pháp nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn so với các phương pháp tái chế thông thường.

Quy trình mới này nhắm đến các vật liệu quan trọng trong pin, như lithium, coban, niken, mangan, những vật liệu đang có nhu cầu ngày càng tăng khi sản xuất xe điện và thiết bị điện tử đang phát triển trên toàn thế giới.

Việc tái chế pin ngày càng trở nên quan trọng khi chuỗi cung ứng khoáng sản trở nên khan hiếm, các quốc gia cũng tìm cách giảm phụ thuộc vào khai thác tài nguyên mới. Tuy nhiên, một số phương pháp thu hồi hiện nay dựa vào axit mạnh, dung môi độc hại hoặc thời gian xử lý dài.

Các nhà nghiên cứu của Đại học Rice cho biết, loại dung dịch “amino clorua” dạng nước mới của họ, có thể chiết xuất kim loại một cách nhanh chóng, đồng thời tránh được nhiều nhược điểm của các phương pháp trước đây.

Nhóm nghiên cứu tập trung vào phương pháp tái chế thủy luyện, trong đó các kim loại từ pin được hòa tan vào chất lỏng, sau đó tách ra để tái sử dụng. Đây được xem là một trong những phương pháp có khả năng mở rộng quy mô.

Nhưng các dung môi thông thường có thể gây ra những thách thức về môi trường và chi phí. Để cải thiện quy trình, các nhà nghiên cứu thử nghiệm một số muối amino clorua làm chất chiết xuất thay thế. Trong đó, hợp chất hydroxylammonium chloride (HACl) cho kết quả tốt nhất.

Trong thử nghiệm, dung dịch HACl chiết xuất được khoảng 65% kim loại quan trọng trong pin chỉ trong một phút ở nhiệt độ phòng. Tỉ lệ thu hồi tăng lên trên 75% đối với một số kim loại với thời gian dài hơn một chút. Tốc độ này rất đáng kể, vì nhiều hệ thống tái chế yêu cầu nhiệt độ cao hoặc thời gian phản ứng kéo dài, làm tăng mức tiêu thụ năng lượng và chi phí vận hành.

Theo các nhà nghiên cứu, việc thay thế các dung môi hữu cơ truyền thống bằng dung môi gốc nước làm giảm độ nhớt, cho phép các phân tử di chuyển tự do hơn và đẩy nhanh phản ứng. Thành phần hóa học gốc nước cũng đơn giản hóa việc xử lý chất thải và giảm rủi ro cho môi trường.

Khám phá này có thể giúp định hình các cơ sở tái chế pin, bằng cách kết hợp các dung môi ít độc hại với hóa chất chuyên dụng, nhằm tăng tốc độ và hiệu quả thu hồi kim loại trong pin. Với dự báo pin lithium-ion cũ sẽ tăng mạnh trong những năm tới, các phương pháp thu hồi nhanh hơn có thể ngày càng trở nên có giá trị. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Small.