Phương pháp tái chế pin hai bước giúp tăng tốc độ thu hồi lithium

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice, Hoa Kỳ phát triển ra quy trình gồm hai bước, gọi là FJH-ClO, để chiết xuất lithium, coban và than chì với độ tinh khiết cao, đồng thời giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và loại bỏ các hóa chất độc hại.

Nghiên cứu này ra đời khi nhu cầu pin dùng cho các loại xe điện và thiết bị điện tử tiêu dùng trên toàn cầu tăng nhanh. Nhóm nghiên cứu giới thiệu phương pháp cải tiến này để thu hồi các vật liệu pin quan trọng mà không cần hóa chất như các hệ thống tái chế hiện nay.

Phương pháp tái chế thông thường thường, dựa vào axit mạnh, thời gian phản ứng dài và tiêu thụ nhiều năng lượng. Các phương pháp này tạo ra nước thải và chi phí vận hành cao. Nhóm nghiên cứu tại Đại học Rice tìm kiếm ra giải pháp thay thế sạch hơn.

Họ xây dựng một quy trình gồm hai giai đoạn, sử dụng các đợt gia nhiệt nhanh và các phản ứng được kiểm soát. Bước đầu tiên là cho chất thải pin tiếp xúc với khí clo. Clo phân hủy hỗn hợp lithium, coban, than chì và các vật liệu khác.

Bước thứ hai làm nóng vật liệu trong không khí. Hầu hết kim loại tạo thành oxit trong giai đoạn này, cho phép chúng tách ra khỏi lithium. Lithium vẫn tồn tại ở dạng clorua, hòa tan trong nước để dễ dàng chiết xuất.

FJH ClO là một phương pháp nhanh chóng, chính xác để chiết xuất các vật liệu có giá trị mà không làm hỏng chúng hoặc gây hại cho môi trường. Các so sánh ban đầu cho thấy những lợi ích rõ ràng.

Các thử nghiệm cho thấy quy trình này có thể thu hồi gần như toàn bộ lithium, coban và than chì với độ tinh khiết cao. Các phân tích ban đầu cho thấy quy trình này sử dụng khoảng một nửa năng lượng và ít hơn tới 95% hóa chất so với các phương pháp công nghiệp hiện tại.

Kỹ thuật FJH ClO tiêu thụ năng lượng thấp hơn, giảm lượng hóa chất đầu vào, thời gian xử lý nhanh hơn, giúp cho trình tự ngắn gọn và quy trình hóa học đơn giản. Các nhà nghiên cứu cho biết phương pháp này có tiềm năng kinh tế lớn.

Những lợi ích này cũng giúp hạn chế nhu cầu khai thác mỏ mới, vốn gây ra thiệt hại cho môi trường. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Advanced Materials.