Cercetătorii din China folosesc acid citric pentru reciclarea eficientă a bateriilor NCM Li-ion; lactonizarea Fischer

Cercetătorii din China au dezvoltat un proces simplu, foarte eficient, ieftin și prietenos cu mediul pentru reciclarea durabilă a bateriilor litiu-ion (LIB) epuizate. Nu trebuie adăugate alte substanțe chimice în afara acidului citric pentru a îndepărta și a separa mai mult de 99% din metalele de litiu, nichel, cobalt și mangan conținute în bateriile NCM. Materialul reciclat rezultat poate fi transformat direct în electrozi NCM.

O lucrare despre lucrare este publicată în revista Angewandte Chemie.

Majoritatea proceselor de reciclare suferă din cauza consumului ridicat de energie, a emisiilor mari și a materialului recuperat limitat sau de calitate scăzută. Sau necesită cantități foarte mari de substanțe chimice, sunt complicate și costisitoare și produc gaze toxice și scurgeri. Leșierea cu acizi biocompatibili precum acidul citric este o alternativă la aceste procese. Cu toate acestea, procesele convenționale (procesul de chelare-gel) necesită un exces semnificativ de acid, iar valoarea pH-ului trebuie ajustată constant cu amoniac — complicat și nu foarte ecologic.

O echipă de la China University of Mining and Technology (Beijing), Fuzhou University, Beijing University of Chemical Technology și Tsinghua University, Shenzhen (China) condusă de Guangmin Zhou și Ruiping Liu a dezvoltat acum o nouă metodă pe bază de acid citric pentru lipirea, separarea și recuperarea metalelor din catozii NCM. NCM este un oxid mixt care conține nichel, cobalt și mangan într-o structură lamelară. Ionii de litiu sunt închiși între straturi.

În loc de lipitori cu un exces de acid citric, ca în metodele convenționale, echipa a folosit o cantitate relativ mică. Din această cauză, doar două dintre cele trei grupe de acid din acidul citric se disociază. Protonii eliberați rup legăturile litiu-oxigen, eliberând ioni de litiu din NCM în soluție. Legăturile dintre ceilalți ioni de metal și ionii de oxigen sunt, de asemenea, rupte.

Nichelul, cobaltul și manganul intră în soluție, unde sunt legați în complexe stabile de către anionii acidului citric. A treia grupare acidă a acidului citric reacționează apoi cu gruparea hidroxil de pe aceeași moleculă. O închidere a inelului are loc într-o reacție de esterificare intramoleculară (lactonizare Fischer).

Acest lucru facilitează reacția intermediarilor unul cu celălalt pentru a face un poliester, care se gelifică în particule solide care pot fi ușor separate. Consumul de energie și emisiile de CO ₂ sunt semnificativ mai mici decât în ​​procesele convenționale de reciclare hidrometalurgică.

Gelul poate fi ulterior încălzit pentru a arde fragmentul organic. Acest lucru are ca rezultat un nou cadru lamelar NCM cu ioni de litiu incluși, care poate fi utilizat ca material pentru electrozi de înaltă calitate.