Ученые СПбГУ создали быстрый и простой способ переработки графитовых анодов из батарей и аккумуляторов. По словам авторов исследования, их технология может быть легко встроена в существующие цепочки по утилизации литийионных элементов питания. Это значительно снизит затраты на производство техники и уменьшит вредное воздействие на природу. Результаты исследования опубликованы в Journal of Environmental Chemical Engineering.

Как рассказали химики Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ), литийионные батареи широко используют в электронике (телефонах, планшетах, ноутбуках, фотоаппаратах, видеокамерах, электромобилях, электробусах и так далее).

Переработка пришедших в негодность элементов питания имеет большое значение для экологии и экономики. Она позволяет снизить выбросы вредных веществ в окружающую среду, извлекать и повторно использовать в промышленности ценные металлы, катодные и анодные материалы.

Одной из важных частей литийионных батарей и аккумуляторов являются графитовые аноды. Сложность переработки графита из них состоит в том, что традиционными методами утилизации аккумуляторов (пиро- и гидрометаллургия) технически невозможно получить графит (он сгорает в процессе), а методами прямой переработки получается графит, на поверхности которого в процессе эксплуатации в аккумуляторе образуется нестабильный и неоднородный твердый электролитный слой.

Ученые предложили способ переработки анодов, который позволит эффективно проводить очистку графита. А также формировать на его поверхности электропроводную и устойчивую к деградации структуру – слой оксида графена.

"Мы предложили простой, быстрый и дешевый способ переработки отработанных анодов с помощью плазменного разряда над поверхностью жидкости при измельчении графита в порошок. Этот процесс занимает всего 30–60 минут", — рассказал один из авторов исследования, научный сотрудник кафедры электрохимии СПбГУ Евгений Белецкий.

В результате переработки получается графит, поверхностно модифицированный оксидом графена. Полученный материал сохраняет внутреннюю структуру. Это обеспечивает сохранение электроемкости, заложенной производителем, и обеспечивает ее прирост. Технология позволяет повторно использовать графит при изготовлении литийионных аккумуляторов.

Как отметил Белецкий, потребление энергии при использовании данного метода составляет от 6,9 до 28 Вт⋅ч на 1 кг графита. Это в сотни раз меньше, чем в традиционных методах переработки.

Исследование проведено в рамках Стипендии президента РФ № СП-1045.2022.1. “Плазмоэлектрохимическая переработка использованных электродных материалов литийионных аккумуляторов для повторного применения в энергозапасающих устройствах”.

В работе использовались ресурсные центры "Нанотехнологии", "Оптические и лазерные методы исследования вещества", "Физические методы исследования поверхности", "Рентгенодифракционные методы исследования" Научного парка СПбГУ.

Подробнее в источнике