13 лучших аптечных средств по уходу за кожей, по мнению дерматолога
May 02, 202413 ароматов для дома 2023 года, которые наполнят каждую комнату вашего дома
Jan 22, 202414 лучших корейских кремов для глаз 2023 года для увлажненной и упругой кожи под глазами, по мнению дерматологов
Jul 10, 202315 лучших ароматов для дома, которые сделают любую комнату чудесной
Jan 17, 202415 лучших кремов для глаз с ретинолом, которые разглаживают морщины и тонкие линии
Jun 13, 2024Промойте и повторите: новый простой способ переработки батареек уже здесь
Литий-ионные аккумуляторы произвели революцию в электронике и позволили ускорить переход к экологически чистой энергии. Эти батареи стали неотъемлемой частью жизни 21-го века, но мы рискуем исчерпать их запас до 2050 года. Основные элементы, используемые в каждой батарее – литий, никель и металлические кобальты, а также графит – становятся все более дефицитными и дорогими. а в некоторых оставшихся международных цепочках поставок практически отсутствует надзор за состоянием окружающей среды и соблюдением принципов справедливого труда.
Существует острая необходимость начать повторно использовать материалы, которые мы уже раскопали, и сделать процесс производства аккумуляторов более безопасным и справедливым для всех. Команда ученых из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) изобрела отмеченный наградами новый материал для батарей, который может соответствовать обоим критериям. Их продукт под названием Quick-Release Binder позволяет легко и недорого отделять ценные материалы литий-ионных аккумуляторов от других компонентов и восстанавливать их для повторного использования в новом аккумуляторе.
«Мы приближаемся к тому, что переработка батарей станет обязательным требованием», — сказал руководитель проекта Гао Лю, старший научный сотрудник отдела энергетических технологий лаборатории Беркли и член Центра хранения энергии лаборатории Беркли. «Если мы не перестанем сжигать их и выбрасывать в мусор, в ближайшие десять лет у нас закончатся ресурсы. В противном случае просто невозможно угнаться за количеством батарей, которое требует рынок. Недостаточно кобальта и никеля — нам приходится перерабатывать». Батарею, изготовленную с использованием быстроразъемного связующего, просто нужно открыть, поместить в щелочную воду комнатной температуры и осторожно встряхнуть. Отделившиеся элементы легко отфильтровываются из воды и высушиваются на воздухе.
Это резко контрастирует с нынешней переработкой литий-ионных аккумуляторов, которая включает в себя сначала измельчение и измельчение аккумуляторов, а затем их сжигание для отделения металлов от других компонентов. Компании, занимающиеся переработкой отходов, стремятся сделать свои процессы максимально эффективными, но из-за прошлой и нынешней конструкции большинства аккумуляторов восстановление элементов по-прежнему является энергоемким, дорогим и приводит к выбросам токсичных химикатов, с которыми необходимо тщательно обращаться.
Члены группы (по часовой стрелке сверху слева): Роберт Костецки, директор отдела хранения и распределения энергии; Гао Лю, главный исследователь лаборатории Лю; Чен Фан, постдокторант-исследователь; Мухаммад Ихсан Уль Хак, научный сотрудник (Фото: Мэрилин Сарджент/Лаборатория Беркли)
Лю и его команда в Центре хранения энергии лаборатории Беркли работали над литий-серными батареями – одной из возможных альтернатив традиционным литий-ионным батареям, которые сейчас разрабатываются – когда они создали быстросъемное связующее. Литий-серные батареи являются популярной идеей в мире исследований и разработок аккумуляторов, поскольку они могут быть изготовлены без редкого кобальта и имеют более высокую теоретическую плотность энергии, чем литий-ионные; но существует множество функциональных проблем, которые необходимо решить, прежде чем батареи можно будет использовать в коммерческих целях. Связующее устройство Quick-Release сделает Li-S батареи легко пригодными для вторичной переработки и, по-видимому, решит одну из основных проблем с производительностью. Это открытие само по себе весьма интересно, но Чен Фанг, научный сотрудник лаборатории Лю, понял, что их новый связующий материал имеет еще больший потенциал: его также можно использовать в современных литий-ионных батареях.
Связующие вещества — это клееподобные вещества, используемые в большинстве типов аккумуляторов, включая литий-ионные и щелочные элементы, которые мы используем в предметах домашнего обихода. Батареи имеют два электрода — положительно заряженный катод и отрицательно заряженный анод — изготовленные из проводящих химикатов, генерирующих электрический ток, и конструкционных материалов, которые удерживают активные ингредиенты на месте для обеспечения стабильной и долговечной работы. Связующие вещества, как следует из названия, связывают эти ингредиенты вместе и помогают сохранить структуру батареи.
Новое быстродействующее связующее изготовлено из двух коммерчески доступных полимеров: полиакриловой кислоты (ПАА) и полиэтиленимина (ПЭИ), которые соединены вместе посредством связи между положительно заряженными атомами азота в ПЭИ и отрицательно заряженными атомами кислорода в ПАА. Когда твердый связующий материал помещается в щелочную воду, содержащую гидроксид натрия (Na+OH–), ион натрия попадает в место связи, разрывая два полимера на части. Отделенные полимеры растворяются в жидкости, освобождая все находящиеся внутри электродные компоненты.