Kina förväntar sig att generera 2,5 miljarder uttjänta litiumjonbatterier från bärbar elektronik som smartphones och bärbara datorer 2020, men väldigt få återvinns. Även om dessa batterier kasseras, metallerna inuti dem är fortfarande värdefulla.

Ett team av forskare, ledd av Zhen (Jason) He vid Washington University i St. Louis, utvecklar en metod för att återvinna batteriernas material för att återanvända deras värdefulla föreningar. Han, professor i energi, miljö- och kemiteknik vid McKelvey School of Engineering, och kollegor vid Shanghai Jiao Tong University i Kina och vid Virginia Polytechnic Institute och State University genomförde en förstudie för elektrokemisk "påfyllning" av litiumjonbatterier i de använda elektroderna för att regenerera användbara föreningar, såsom litiumkoboltoxid.

Resultaten publicerades som den kompletterande omslagsberättelsen i numret 10 augusti av ACS Sustainable Chemistry &Engineering .

Förbrukade litiumjonbatterier innehåller värdefulla metaller, som litium, kobolt, nickel, koppar, aluminium och järn, samt giftiga material som litiumhexafluorfosfat och polyvinylidenfluorid. Litium är en kritisk mineraltillgång med en begränsad reserv, så återvinning av materialet kan åtgärda bristen och minimera miljöföroreningarna.

"Eftersom 95 % av materialen fortfarande finns kvar och kan användas, vi ville se om vi kunde regenerera de kompletta litiumkoboltoxidföreningarna direkt istället för att återvinna enskilda grundämnen och sedan sätta ihop dem till en användbar förening, " Han sa. "Vi använde en elektroavsättningsprocess där vi deponerade litiumjonerna på avfallselektroderna som drivs av elektriciteten som skapar det elektriska fältet för att absorbera jonen på elektroden.

"Vi kan lägga till en extra mängd litiumjon i avfallselektroden, och du får en komplett formel som gör att du kan återanvända dessa material."

Eftersom batterierna är billiga, det finns lite incitament att återvinna, så endast cirka 5 % av litiumjonbatterierna återvinns, Han sa. Dock, återvinning och återvinning av kritiska element som litium kommer att spela en nyckelroll för hållbarheten i samhällets resursanvändning, Han fortsatte. Andra forskare har prövat olika metoder för att återvinna materialen, inklusive att extrahera materialen separat genom mekaniska metoder. Men dessa metoder kräver ytterligare reagens och kan generera sekundära föroreningar.

Med de framgångsrika resultaten av denna förstudie, Han och teamet planerar att fortsätta ansträngningarna för att regenerera materialen i litiumjonbatterier och studera dess kostnadseffektivitet.