新しいリチウムリサイクル方法はよりクリーンで安価です

安価で環境に優しいリチウムリサイクル技術は、実験室と同様に現実世界でもうまく機能すれば、将来のクリーンエネルギーに電力を供給するのに十分な量の貴重な金属を確保するのに役立つ可能性があります。

チャレンジ：電気自動車 (EV) への移行は気候変動との戦いの重要な部分であり、リチウムイオン電池はそのサイズに比べて多くのエネルギーを蓄えることができるため、それらに電力を供給するための (今のところ) 最良の選択肢となっています。

ただし、これらの電池の製造に必要なリチウムは有限な資源であり、その採掘は環境破壊を伴います。 リチウムイオン電池はノートパソコン、スマートフォン、さらにはテレビにも使用されており、リチウムの需要はEV以外にも広がっています。

「この方法は…安価でエネルギー効率が高く、環境に優しいリサイクルを可能にします。」

リチウムのリサイクル:古い電池が切れた後、電池からリチウムやその他の有用な金属を抽出することはできますが、標準的なリサイクルプロセスは高価で非効率的で、極度の熱や腐食性の化学薬品が必要です。 これが、リチウム電池の大部分が依然としてリサイクルされず、多くが最終的に埋め立て地に送られる理由の1つです。

カールスルーエ工科大学 (KIT) の研究者は、刺激の強い化学物質を使用せず、低温で機能する新しいリチウム リサイクル技術を開発しました。

「この方法は、広範囲の市販のリチウムイオン電池に適用できます」と筆頭著者のオレクサンドル・ドロトコ氏は述べた。 「これにより、安価でエネルギー効率が高く、環境に配慮したリサイクルが可能になります。」

使い方：KITチームのリチウムリサイクル方法は、電池の正極にアルミホイルを加え、それを「ボールミル」で粉砕することから始まる。ボールミルとは、容器の中のものを粉砕するボールが入った中空の回転シリンダーのことである。

フライス加工の機械的力により、アルミニウムと陰極材料の間に化学反応が引き起こされますが、その理由は研究者さえも正確にはわかっていません。

「それがどのように起こるかを言うのは本当に難しいです」とドロトコ氏はネイチャーに語った。

「発明の最も困難な部分の 1 つが完了しました。技術は機能しました。」

粉砕した混合物をミルから取り出した後、熱湯（194°F）を加えます。 水分が蒸発すると、新しい電池の製造に使用できる有用な材料である炭酸リチウムが残ります。

研究者らは、このプロセスを使用して、正極材料中のリチウムの 70% を回収することができ、さまざまなリチウムイオン電池に含まれる正極材料で使用できると述べています。

比較のために、米国のいくつかのバッテリーリサイクル会社は、リチウムイオンバッテリーから重要な物質の95%～98%を回収すると主張しています。

冷たい水：Communications Chemistry に掲載された彼らの研究では、研究者らは、リチウムイオン電池の正極に通常含まれる材料からリチウムを除去することを試みました。実際には、不純物が含まれている可能性がある使い終わった電池の正極から始めたわけではありません。

しかし、彼らはこれらの不純物がリチウムのリサイクルプロセスに大きな影響を与えるとは考えていない。

「この記事で紹介された発見された技術は、大幅な調整なしでこれらの材料に適用できます」と彼らは書いています。 「反応条件と最終的なリサイクル生成物は、この研究で調査されたものと同様であると予想されます。」

正極もリチウムイオン電池の一部にすぎず、電池全体を単に粉砕しようとした場合、リサイクルプロセスは機能しない可能性がある、または機能する可能性があることを著者らは認めています。つまり、依然として面倒な手順が必要になるということです。リサイクルするためにそれらを分解することです。

「バインダー、黒鉛陽極、銅、その他の添加剤や黒色塊調製時の副産物などの追加成分は、機械化学的に誘発されるリサイクルプロセスに影響を与える可能性がある」と研究者らは書いている。

今後の展望:研究者らは現在、彼らのリチウムリサイクル技術がクリーンエネルギーの未来を形作る上で主要な役割を果たすことができるかどうかを決定する重要な疑問に答えることに集中している。