我們現(xiàn)在知道如何制造高效、長(zhǎng)距離的鋰離子電池，但是我們?cè)谀睦锘厥者@些電池的貴金屬呢？民意調(diào)查顯示，隨著電動(dòng)汽車(EV)的采用迅速增加，這是消費(fèi)者關(guān)注的主要問題。

根據(jù)IDTechEx的數(shù)據(jù)，到2020年，每年有14GWh的電池（約102,000噸）被淘汰，預(yù)計(jì)到2040年這一數(shù)字將增長(zhǎng)到每年780萬噸。屆時(shí)，電池回收將成為一個(gè)價(jià)值310億美元的產(chǎn)業(yè)。目前，大多數(shù)回收的電池來自消費(fèi)電子產(chǎn)品，但預(yù)計(jì)很快就會(huì)改變。

正如《國(guó)家地理》報(bào)道的那樣，今天的電池回收技術(shù)“相當(dāng)粗糙”。在所謂的火法冶金中，電池模塊被燃燒，留下含有銅、鎳和鈷的漿料。然后提取單獨(dú)的金屬。在濕法冶金中，溶劑用于回收有價(jià)值的金屬。這兩個(gè)過程都是骯臟且耗能的。鋰具有明顯的可重復(fù)使用性，但其價(jià)值通常不足以讓回收商回收。

據(jù)《化學(xué)與工程新聞》報(bào)道，目前在美國(guó)和歐盟回收的鋰離子電池中的鋰不到5%。阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的LindaL.Gaines引用了技術(shù)限制、物流、經(jīng)濟(jì)障礙和監(jiān)管差距。該雜志稱：“電池研究人員和制造商傳統(tǒng)上并不關(guān)注提高可回收性。相反，他們致力于降低成本并增加電池壽命和充電容量。而且由于研究人員在提高可回收性方面僅取得了適度的進(jìn)展，因此最終被回收的鋰離子電池相對(duì)較少。”

汽車制造商已經(jīng)注意到了。BentleyMotors正在走向全電動(dòng)，其董事長(zhǎng)兼首席執(zhí)行官AdrianHallmark說：“如果你談?wù)撐磥砗碗姵鼗厥眨@是我最關(guān)心的問題之一。”日本科學(xué)家AkiraYoshino因其在鋰離子電池方面的工作而獲得諾貝爾獎(jiǎng)，現(xiàn)在他表示該行業(yè)必須弄清楚如何有利可圖地回收它們。

波士頓地區(qū)的一家由梅根·奧康納博士領(lǐng)導(dǎo)的公司NthCycle表示，目前的雞與蛋僵局可以改變。該公司成立于2017年，使用的是她的聯(lián)合創(chuàng)始人兼研發(fā)副總裁ChadVectis在哈佛工程學(xué)院期間開發(fā)的技術(shù)。

奧康納告訴Charged雜志，NthCycle產(chǎn)品組合正在使用電提取工藝回收有價(jià)值的金屬，該工藝結(jié)合了水過濾和電力。“你可以考慮將電流推過一個(gè)非常大的過濾器，電流可以幫助我們有選擇地捕獲金屬，”她說。“這就是我們的技術(shù)與水力和火力的不同之處，并幫助我們實(shí)現(xiàn)這些非常低的運(yùn)營(yíng)成本。我們唯一的投入是非常低水平的電力，它可以來自100%的可再生能源，而其他兩者的化學(xué)和能源使用量很高。”

O'Connor表示其技術(shù)包含“三個(gè)C”——干凈、一致和可定制。她說，與水力發(fā)電和熱力發(fā)電相比，該過程可以減少75%以上的溫室氣體排放。她還表示，電萃取顯著降低了運(yùn)輸成本，因?yàn)閭鹘y(tǒng)回收商必須將其沉重的“黑色物質(zhì)”基材轉(zhuǎn)移到加工現(xiàn)場(chǎng)，而只有20%的重量可以回收。NthCycle技術(shù)可以安裝在生產(chǎn)黑色物質(zhì)的地點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)室中的NthCycle團(tuán)隊(duì)。

第N個(gè)周期

NthCycle將于2022年初部署其前兩個(gè)單元。該應(yīng)用程序不僅僅是從電動(dòng)汽車電池中回收貴金屬。它還可以用于從采礦作業(yè)中回收鈷、鎳和其他金屬。

今年4月，NthCycle表示已從風(fēng)險(xiǎn)投資公司CleanEnergyVentures領(lǐng)導(dǎo)的投資者那里獲得了320萬美元的種子資金。該公司的董事總經(jīng)理丹尼爾戈德曼表示，NthCycle“通過清潔加工和關(guān)鍵礦物的再利用，在未來30年內(nèi)減少超過25億噸二氧化碳當(dāng)量的排放，最終會(huì)對(duì)氣候變化產(chǎn)生重大影響。”

其他舉措也可以提高電池回收率。2019年，1500萬美元被分配給了由阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Spangenberger的JeffreyS領(lǐng)導(dǎo)的鋰離子回收業(yè)務(wù)ReCell中心。Re-Cell中心匯集了來自六個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)以及行業(yè)合作伙伴的50名研究人員。能源部當(dāng)時(shí)還設(shè)立了550萬美元的電池回收獎(jiǎng)，以鼓勵(lì)創(chuàng)新。