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在开发电池材料时考虑未来的回收利用

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-03-10
 

研究人员为材料和设计创造了基本规则,优化设备循环价值链的生态和经济潜力。

最大限度地减少电池生命周期对环境的影响是科学家们主要关心的问题。为此,研究团队设计了一个将电池回收纳入制造的过程,以优化电池的循环价值链的生态和经济潜力。

德国明斯特大学(University of Münster)的MEET电池研究中心的研究人员已经为可持续电池经济创建了新方法,该方法还考虑了美国、欧盟和中国的现有法规和电池制造商的需求。

总之,‘循环设计’旨在为未来的电池制造建立一些基本规则,以优化电池不再使用后的回收过程。

德国明斯特大学MEET电池研究中心分析和环境部门负责人Sascha Nowak表示,‘循环设计’不仅包括新的回收考虑因素,还确定了目前用于制造储能设备的材料类型面临的挑战,并试图解决这些挑战。

Sascha Nowak在发言中提到:“其中一个挑战是各种材料经常被用作电池的活性材料,使得不同原材料的高回收效率和纯度变得复杂化。”

Nowak说,与锂镍钴锰氧化物(NCM)相比,某些活性材料如磷酸铁锂(LFP)的内在材料价值较低,这也减少了回收它们的动力。

循环再造的未来

研究人员说,在生命周期结束时促进回收的一种方法是在电池生产之前就要求制定标准。

研究人员建议,设置模块电池或单元电池之间的螺纹连接和连接标准,以便于电池的自动拆卸。这将有助于回收可重复使用的材料。

研究人员说,‘循环设计’这个方法还打算设计用于电极材料的水基粘合剂系统,将来可以在回收期间减少昂贵且潜在有毒溶剂。

 

未来回收基础设施发展的计划

创建监管支持

研究人员建议,另一个回收材料的可能是从废旧电池中直接回收。MEET电池研究中心博士生Jonas Neumann解释,这是一个重新激活的过程,电池的活性材料通过再锂化直接组装在新电池中,而无需完全重新合成材料。

研究人员在《Advanced Energy Materials》杂志中发表了一篇论文,概述该研究。

研究团队建议世界各国政府部门都研究一下电池回收的法规,以创建更可持续的生命周期。

目前,全世界仅有几个国家对电池回收有法规,欧盟制造商和中国制造商需要为电池的回收承担经济责任和物质责任。这些国家还制定了废旧电池的收集率、回收材料目标以及标签化标准等方面的准则。

在美国,关于镍镉电池和铅酸电池如何回收的监管更为全面。目前,仅有4个州已经对回收锂离子电池有实质性要求。

研究人员在论文摘要中写道:目前的技术水平需要分析、改进,并适应未来的电池化学和成分。

 

中国化学与物理电源行业协会 杨柳

2022.3.9

 
关于我们:中国化学与物理电源行业协会(China Industrial Association of Power Sources,缩写:CIAPS) 是由电池行业企(事)业单位自愿组成的全国性、行业性、非营利性的社会组织。协会成立于1989年12月,现有530多家会员单位,下设碱性蓄电池与新型化学电源分会、酸性蓄电池分会、锂电池分会、太阳能光伏分会、干电池工作委员会、电源配件分会、移动电源分会、储能应用分会、动力电池应用分会和电池隔膜分会等十个分支机构。
本会专业范围包括:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、锌锰碱锰电池、锂一次电池、锂离子电池、太阳电池、燃料电池、锌银电池、热电池、超级电容器、温差发电器及其他各种新型电池、电池系统解决方案,以及各类电池用原材料、零配件、生产设备、测试仪器和电池管理系统等。

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