Новый способ переработки графитовых анодов из батарей и аккумуляторов создали ученые Санкт-Петербургского государственного университета. Литийионные батареи широко используются в различной электронике, одной из их важных деталей являются графитовые аноды. Графит в отработанных батареях можно использовать еще несколько раз, но вся сложность в том, что в процессе переработки аккумуляторов традиционными методами его невозможно получить, он просто сгорает в процессе.
Существует более подходящий для этих целей способ прямой переработки, но в этом случае на поверхности полученного графита в процессе эксплуатации образуется нестабильный и неоднородный твердый электролитный слой. Поэтому разработка новых способов переработки пришедших в негодность элементов питания имеет большое значение для экологии и экономики.
Учеными из Санкт-Петербурга был предложен способ переработки, который позволит эффективно проводить очистку графита. А также формировать на его поверхности электропроводную и устойчивую к деградации структуру – слой оксида графена. Один из авторов исследования, научный сотрудник кафедры электрохимии СПбГУ Евгений Белецкий рассказал нашему изданию об идее создания:
«Я вдохновился одной статьей, в которой авторы мощным разрядом внутри жидкости разбивали графит на мелкие частицы. При этом его структура разрушалась, а поверхность переокислялась. У меня не было такой цели. Я заметил, что подбор условий электрического разряда над жидкостью может позволить проводить более мягкую обработку графита, чем уже предлагалось в литературе. Мне нужно было очистить использованный графит от продуктов разложения электролита, не изменяя внутреннюю структуру. Я взял такой же раствор, как и в этой статье, и изменил условия разряда. Результаты приятно удивили».
Сам метод получился быстрым и дешевым, процесс переработки отработанных анодов с помощью плазменного разряда над поверхностью жидкости при измельчении графита в порошок занимает всего 30-60 минут. В итоге получается графит, поверхностно модифицированный оксидом графена. Такой метод потребляет всего от 6,9 до 28 Вт⋅ч на 1 кг графита, что делает его более экологичным, поскольку это в сотни раз меньше чем при традиционных способах. «Эту технологию можно внедрить в перерабатывающие отходы аккумуляторной промышленности заводы. Она достаточно легко масштабируемая» – сообщает Евгений Белецкий.
Исследование было проведено в рамках Стипендии президента РФ № СП-1045.2022.1. «Плазмоэлектрохимическая переработка использованных электродных материалов литийионных аккумуляторов для повторного применения в энергозапасающих устройствах».
Евгений Белецкий рассказал нам о будущем разработки: «Я планирую проверить воспроизводимость и универсальность методики плазмоэлектрохимической переработки графита для разных аккумуляторов. И если все получится, сделать технико-экономический расчет и представить на различных грантовых конкурсах в виде технологического решения. Также я сейчас разрабатываю аналогичный способ переработки катодов. Про результаты пока рано говорить, так как я лишь в начале пути, но они есть».
Фото: Предоставлено Евгением Белецким / РИА новости
ГОР