Öka livslängden på litiumLitium är vanligtvis förknippat med batterier, och den vanligaste frågan

När elfordon och hybridfordon körs utsätts batteriet för mycket snabbare ur- och uppladdningar än vad som sker i batterier för bärbar elektronik. Att öka livslängden och förstå vad det är som påverkar hur länge man kan använda ett batteri är därför viktigt. Forskare vid Linnéuniversitetet har utvecklat en mer miljövänlig metod för att återvinna kobolt ur litiumjonbatterier.

Ny metod för återvinning av litiumjonbatterier minskar energibehov och miljöpåverkan

Med en lösningsvätska bestående av lättillgängliga ämnen, som framställs av urin och ättiksyra, kan 97 procent av den åtråvärda metallen återvinnas och forskarna ser goda möjligheter till storskalig tillämpning. Det ökade behovet av litiumjonbatterier i kombination med den begränsade tillgången på de värdefulla metaller som behövs för att tillverka batterierna driver på behovet av effektiva metoder för återvinning av befintliga batterier.

Litiumbatterier, som vanligtvis hamnar på soptippar, är ett hot mot miljön och kan förorena mark, luft och vattenresurser.

De har utvecklat världens mest kraftfulla batteri.

När elfordon och hybridfordon körs utsätts batteriet för mycket snabbare ur- och uppladdningar än vad som sker i batterier för bärbar elektronik.

Syftet med detta arbete är att kartlägga hur livscykeln för litium i elfordonsbatterier ser ut, hur dessa påverkar miljön och hur politiken bidrar till att minska denna miljöpåverkan.

Kobolt är en av de huvudsakliga beståndsdelarna i litiumjonbatterier, som används i eldrivna fordon och mobiltelefoner, bland annat. Efterfrågan på ämnet är stor och förväntas bara öka de kommande åren. Trots det återvinns endast en bråkdel av dagens batterier. Det krävs mängder med energi och skapar biprodukter som är farliga för både människor och miljön. Mer effektiva och miljövänliga tillvägagångssätt låter oss återanvända en större andel av den kobolt som redan finns i omlopp, i stället för att gräva upp ny metall, säger Ian Nicholls, professor i kemi vid Linnéuniversitetet.

En ny metod för att utvinna kobolt ur litiumjonbatterier, utvecklad av Ian Nicholls forskargrupp, för oss mot en grönare batteriindustri. Metoden adresserar två huvudsakliga problem för dagens batteriåtervinning: höga energikostnader och hälsofarliga biprodukter. Det hela går ut på att lösa upp litiumkoboltoxid, den sammansättning av metaller som finns i litiumjonbatterier, i en ny typ av lösningsvätska, varpå kobolt frigörs och kan återanvändas till nya batterier.

Den ena är ett enkelt derivat av urea som finns naturligt i urin. Den andra är acetamid, vilket lätt kan framställas av ättiksyra, förklarar Subramanian Suriyanarayanan, en av Linnéuniversitetets forskare bakom lösningsvätskan som de har utvecklat sedan Den stora fördelen med lösningsvätskan jämfört med dagens energikrävande metoder för återvinning av kobolt, är att extraktionen sker vid mycket lägre temperaturer.

I laboratoriemiljö har forskarna lyckats utvinna över 97 procent av koboltinnehållet i ett stycke litiumkoboltoxid som har tillbringat två dygn i upphettad lösningsvätska. Råvaran har sedan använts till nya batterier, vilka i sin tur har återvunnits på nytt med bibehållen effekt.

Ny elektrolytdesign lovande för litium-metallbatterier med längre livslängd

Forskarna vid Linnéuniversitetet ser resultaten som en väg mot en grönare batteriproduktion. Linnéuniversitetet samlar forskning om framtidens material i Kunskapsmiljö Linné: Avancerade material. Utvinning av litium och kobolt ur marken är förknippat med miljöproblem och tvivelaktiga arbetsförhållanden. Med bättre metoder för återvinning av befintliga metaller kan användningen av dessa grundämnen bli mer hållbar.

I dagsläget är det dock svårt att återvinna de åtråvärda metallerna på ett kostnadseffektivt och säkert sätt, vilket gör att de flesta använda batterierna i stället läggs på hög eller går till förbränning. Det finns tre huvudsakliga tillvägagångssätt för att återvinna värdefulla metaller, ur till exempel batterier: pyrometallurgi, hydrometallurgi och biometallurgi. Varje metod har sina respektive för- och nackdelar och kan användas var för sig eller tillsammans.

Pyrometallurgi går ut på att separera metaller vid mycket höga temperaturer, ofta över grader Celsius. Det är den mest utvecklade metoden, men uppvärmningen innebär höga energikostnader samt risk för skadliga gaser. Vid hydrometallurgi utvinns metaller genom att lösas upp i kemiska vätskeblandningar. Metoden innebär mindre risk för skadliga gaser, men kräver generellt mycket farliga kemiska föreningar som riskerar att släppas ut.

Inom biometallurgi används bakterier för att skilja metaller, men processen kräver generellt ytterligare ämnen för att påskynda reaktionen, och dras med problem både gällande effektivitet, kostnad och miljörisker. Logga in English. Ian Nicholls. Subramanian Suriyanarayanan. Så beskriver professor Ian Nicholls den nya metoden för att återvinna kobolt ur litiumjonbatterier som hans forskargrupp har tagit fram.

På bilden syns koboltföreningar som har extraherats ur lithiumjonbatterier. Joakim Palmqvist. Återvinning av litiumjonbatterier Utvinning av litium och kobolt ur marken är förknippat med miljöproblem och tvivelaktiga arbetsförhållanden.