Trong nỗ lực tránh xa nhiên liệu hóa thạch, chuyển sang các phương tiện giao thông và năng lượng xanh hơn, nhân loại đã đặt cược rất nhiều vào pin Li-ion có thể lưu trữ lượng năng lượng lớn. Pin Li-ion được sử dụng ở khắp mọi nơi dù là trong xe điện (EV) để hỗ trợ lưới điện hay thậm chí là cung cấp năng lượng cho điện thoại hoặc máy tính.

Pin Li-ion được tái chế như thế nào?

Theo ước tính, 40 triệu xe điện và hơn 10 tỷ thiết bị điện tử sử dụng pin Li-ion. Việc thiếu quy định về sử dụng pin có nghĩa là chúng không được thiết kế để tái chế. Thay vào đó, các phương pháp thô sơ liên quan đến nhiệt luyện/thủy luyện kim được sử dụng để thu hồi các kim loại quan trọng từ chúng.

Khi pin Li-ion đến cuối vòng đời, chúng sẽ được thu thập và cắt thành những mảnh nhỏ hơn, tạo thành một vật liệu giống như bánh gọi là 'khối đen'. Bên trong hỗn hợp này là hỗn hợp carbon dưới dạng than chì, lithium, niken, coban và mangan, tùy thuộc vào thành phần của pin.

Theo cách tiếp cận thông thường, người ta sử dụng hỗn hợp nhiệt độ và xử lý axit để thu hồi các kim loại quan trọng từ hỗn hợp, điều này làm tăng thêm lượng khí thải carbon trong chuỗi cung ứng Li-ion. Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Leicester đã tìm ra phương pháp bền vững hơn bằng cách sử dụng nước và dầu ăn.

Nhà máy tái chế pin Li-Cycle.

Pin bền vững, rẻ hơn, tốt hơn

Người ta thường biết rằng dầu và nước không hòa trộn. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã sử dụng siêu âm để tạo ra các giọt dầu nano tồn tại trong nước trong nhiều tuần.

Khi được đưa vào khối đen, các giọt dầu nano này sẽ dính vào keo giống như carbon và liên kết các hạt than chì để tạo thành một khối kết tụ lớn nổi trên mặt nước. Điều này để lại các kim loại có giá trị và lithium trong khối đen, vì có thể vớt ra được hỗn hợp nổi. Không giống như các kỹ thuật thông thường, trong đó nhiệt và axit dẫn đến sự suy giảm chất lượng vật liệu thu hồi được, phương pháp giọt dầu nano cho phép thu hồi vật liệu trong cấu trúc tinh thể của nó. Sau đó, có thể sử dụng trực tiếp trong các cell pin mới.

Các nhà nghiên cứu đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho phương pháp tái chế vòng ngắn này có thể giúp việc tái chế pin trở nên bền vững và rẻ hơn.

"Phương pháp nhanh chóng, đơn giản và không tốn kém này có thể cách mạng hóa cách tái chế pin ở quy mô lớn. Chúng tôi hy vọng sẽ hợp tác với nhiều bên liên quan để mở rộng quy mô công nghệ này và tạo ra nền kinh tế tuần hoàn cho pin lithium-ion", Jake Yang, một trong những thành viên trong nhóm nghiên cứu cho biết.

Nhóm nghiên cứu hiện đang hợp tác với nhà nghiên cứu tại Đại học Birmingham để tập hợp các cải tiến khác trong việc tái chế pin Li-ion và thử nghiệm chúng tại một cơ sở thí điểm có thể xử lý hàng chục kg khối đen mỗi giờ.