ຂ່າວອຸດສາຫະກໍາ

ການ​ຄົ້ນ​ຄ້​ວາ​ທີ່​ແຕກ​ຕ່າງ​ເຮັດ​ໃຫ້​ການ​ນຳ​ມາ​ໃຊ້​ໃໝ່​ແບັດ​ເຕີ​ຣີ Lithium-Ion ປະຢັດ​ໄດ້​ຫຼາຍ​ຂຶ້ນ

2021-10-22


ການຣີໄຊເຄີນໂດຍກົງແມ່ນວິທີການໃຊ້ພະລັງງານໜ້ອຍທີ່ສຸດໃນການຣີໄຊເຄີນຫມໍ້ໄຟ lithium-ion. ສິນເຊື່ອ: ສູນ ReCell

 

ພວກເຮົາເຮັດແນວໃດເພື່ອເຮັດໃຫ້ການລີໄຊເຄີນຫມໍ້ໄຟປະສິດທິພາບ? ນັກວິທະຍາສາດທີ່ສູນ ReCell ໄດ້ກ້າວໄປອີກບາດກ້າວຫນຶ່ງໄປສູ່ເປົ້າຫມາຍນັ້ນ.

 

ຫມໍ້ໄຟ Lithium-ion ແມ່ນເຄື່ອງຈັກຂອງເຕັກໂນໂລຢີໃນປະຈຸບັນແລະອະນາຄົດຂອງພວກເຮົາ. ພວກ​ເຂົາ​ເຈົ້າ​ໃຫ້​ພະ​ລັງ​ງານ​ເອ​ເລັກ​ໂຕຣ​ນິກ​ແບບ​ພົກ​ພາ​, ເຊັ່ນ​: ໂທລະ​ສັບ​ສະ​ຫຼາດ​ແລະ​ຄອມ​ພິວ​ເຕີ​ແລະ​ຍານ​ພາ​ຫະ​ນະ​ໄຟ​ຟ້າ (EVs​)​, ທີ່​ມີ​ຄວາມ​ນິ​ຍົມ​ເພີ່ມ​ຂຶ້ນ​. ແຕ່ການໃຊ້ແບດເຕີລີ່ lithium-ion ເພີ່ມຂຶ້ນ, ໂດຍສະເພາະໃນລົດໃຫຍ່, ໄດ້ລື່ນກາຍເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຈະນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່. ດຽວນີ້, ນັກວິທະຍາສາດທີ່ສູນ ReCell "ສູນຄົ້ນຄວ້າແລະພັດທະນາການລີໄຊເຄີນແບດເຕີຣີທີ່ກ້າວ ໜ້າ ແຫ່ງ ທຳ ອິດຂອງປະເທດ, ມີ ສຳ ນັກງານໃຫຍ່ຢູ່ທີ່ກົມພະລັງງານແຫ່ງຊາດ (DOE) Argonne National Laboratory â€" ໄດ້ເຮັດການຄົ້ນພົບທີ່ ສຳ ຄັນທີ່ ກຳ ຈັດສິ່ງ ໜຶ່ງ. ຂອງອຸປະສັກທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດທີ່ຢືນຢູ່ໃນວິທີການເຮັດໃຫ້ແບດເຕີລີ່ lithium-ion ກັບມາໃຊ້ຄືນໄດ້ໃນດ້ານເສດຖະກິດ.

 

ຂະບວນການລີໄຊເຄີນທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ໃນມື້ນີ້ເຮັດໃຫ້ການຟື້ນຕົວຂອງໂລຫະໃນຮູບແບບທີ່ມີມູນຄ່າຕໍ່າກັບຜູ້ຜະລິດຫມໍ້ໄຟ. ບັນຫາອັນໃຫຍ່ຫຼວງເກີດຂຶ້ນຢູ່ໃນຂອບເຂດ: ໃນເວລາບໍ່ຮອດໜຶ່ງທົດສະວັດ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ວາງແຜນວ່າ ໝໍ້ໄຟ lithium-ion ສຸດທ້າຍຂອງຊີວິດສອງລ້ານໂຕນຈາກ EVs ຈະໝົດອາຍຸໃນແຕ່ລະປີ. ປະຈຸ​ບັນ​ຈຳນວນ​ໝໍ້​ໄຟ EV ອາຍຸ​ສິ້ນ​ສຸດ​ຍັງ​ຕ່ຳ, ​ແຕ່​ກຳລັງ​ຈະ​ເພີ່ມ​ຂຶ້ນ​ຢ່າງ​ຫຼວງ​ຫຼາຍ​ຍ້ອນ​ລົດ​ຮຸ່ນ​ເກົ່າ​ໝົດ​ອາຍຸ​ການ​ທີ່​ມີ​ປະ​ໂຫຍ​ດ — ​ແລະ​ພື້ນຖານ​ໂຄງ​ລ່າງ​ການ​ນຳ​ມາ​ໃຊ້​ຄືນ​ໃນ​ປະຈຸ​ບັນ​ຍັງ​ບໍ່​ພ້ອມ​ທີ່​ຈະ​ມີ​ການ​ໄຫຼ​ເຂົ້າ.

 

"ຖ້າອຸດສາຫະກໍາແບດເຕີຣີຈະຊື້ວັດສະດຸ cathode ທີ່ໃຊ້ໃຫມ່ເພື່ອນໍາມາໃຊ້ໃນຫມໍ້ໄຟໃຫມ່, ພວກເຂົາຈະບໍ່ເສຍສະລະຄວາມບໍລິສຸດ." Jessica Durham, ນັກວິທະຍາສາດວັດສະດຸຂອງ Argonne ແລະຜູ້ຂຽນຮ່ວມຂອງການສຶກສາ..

 

ນັກຄົ້ນຄວ້າທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລເທັກໂນໂລຍີ Michigan (MTU), ສ່ວນຫນຶ່ງຂອງທີມງານ ReCell, ໄດ້ພັດທະນາຂະບວນການປະດິດສ້າງສໍາລັບການແຍກວັດສະດຸທີ່ມີຄຸນຄ່າທີ່ປະກອບເປັນ cathode, ເປັນ electrode ຂອງຫມໍ້ໄຟໃນທາງບວກ.

 

ນັກວິທະຍາສາດໃນສູນຄົ້ນຄວ້າວິສະວະກໍາວັດສະດຸຢູ່ Argonne ກໍາລັງຂະຫຍາຍຂະບວນການແຍກແຍະນະວັດຕະກໍາຂອງ MTU ຂອງ MTU, ປູທາງໃຫ້ແກ່ການນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ຂອງຫມໍ້ໄຟ EV. ເນື່ອງຈາກວ່າວັດສະດຸ cathode ຂອງແບດເຕີຣີ້ EV ແຕກຕ່າງກັນໄປຕາມຜູ້ຜະລິດລົດໃຫຍ່ແລະປີການຜະລິດ, ຜູ້ລີໄຊເຄີນຕ້ອງເອົາສ່ວນປະສົມຂອງ lithium metal oxides — lithium cobalt oxide, lithium nickel manganese cobalt oxide, lithium nickel cobalt aluminium oxide, lithium iron phosphate, ແລະ ອື່ນໆ. — ແລະແຍກອອກແຕ່ລະອັນເພື່ອໃຫ້ວັດສະດຸເຫຼົ່ານັ້ນຖືກນໍາມາໃຊ້ຄືນ. ວຽກງານທີ່ເປັນໄປບໍ່ໄດ້ທັນທີທັນໃດເບິ່ງຄືວ່າເປັນໄປໄດ້.





 

ການຣີໄຊເຄີນໂດຍກົງ ແລະການນຳໃຊ້ວັດສະດຸ cathode ແບດເຕີຣີຄືນໃໝ່ຈະປິດວົງ. ສິນເຊື່ອ: ສູນ ReCell

 

ໃນເອກະສານໃຫມ່ທີ່ຈັດພີມມາຢູ່ໃນວາລະສານວິທະຍາສາດພະລັງງານເຕັກໂນໂລຊີການທົບທວນຄືນ peer-review, ນັກຄົ້ນຄວ້າ MTU ແລະ ReCell ລາຍລະອຽດການຄົ້ນພົບຂອງເຂົາເຈົ້າ: ວິທີການແຍກວັດສະດຸ cathode ບຸກຄົນໂດຍໃຊ້ບິດໃຫມ່ກ່ຽວກັບຂະບວນການເກົ່າເອີ້ນວ່າ froth flotation.

 

ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນເວລາຫລາຍປີໂດຍອຸດສາຫະກໍາຂຸດຄົ້ນບໍ່ແຮ່ເພື່ອແຍກແລະຊໍາລະແຮ່, froth flotation ແຍກວັດສະດຸໃນຖັງ flotation ໂດຍອີງໃສ່ວ່າພວກມັນ repel ນ້ໍາແລະລອຍ, ຫຼືດູດນ້ໍາແລະຈົມລົງ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວວັດສະດຸ cathode ຈົມລົງ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ພວກເຂົາຍາກທີ່ຈະແຍກອອກຈາກກັນແລະກັນ. ນັ້ນແມ່ນຄວາມຈິງຂອງ lithium nickel manganese cobalt oxide (NMC111) ແລະ lithium manganese oxide (LMO), ສອງວັດສະດຸ cathode ຫມໍ້ໄຟ EV ທົ່ວໄປທີ່ທີມງານ ReCell ໃຊ້ໃນການທົດລອງຂອງມັນ. ສິ່ງທີ່ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພົບເຫັນແມ່ນວ່າການແຍກສາມາດບັນລຸໄດ້ໂດຍການເຮັດໃຫ້ຫນຶ່ງໃນວັດສະດຸ cathode, NMC111, ເລື່ອນໄດ້ໂດຍຜ່ານການແນະນໍາຂອງສານເຄມີທີ່ເຮັດໃຫ້ອຸປະກອນເປົ້າຫມາຍດັ່ງກ່າວ repel ນ້ໍາ.

 

ເມື່ອວັດສະດຸ cathode ຖືກແຍກອອກ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ກໍານົດໂດຍຜ່ານການທົດສອບວ່າຂະບວນການດັ່ງກ່າວມີຜົນກະທົບທາງລົບຕໍ່ການປະຕິບັດທາງເຄມີຂອງວັດສະດຸ. ທັງສອງຍັງມີລະດັບຄວາມບໍລິສຸດສູງ (95 ເປີເຊັນຫຼືສູງກວ່າ).

 

Jessica Durham, ນັກວິທະຍາສາດດ້ານວັດສະດຸຂອງ Argonne ແລະຜູ້ຂຽນຮ່ວມຂອງການສຶກສາກ່າວວ່າ, †œເພາະວ່າຖ້າອຸດສາຫະກໍາຫມໍ້ໄຟທີ່ຈະຊື້ວັດສະດຸ cathode ທີ່ໃຊ້ໃຫມ່ເພື່ອນໍາມາໃຊ້ໃນຫມໍ້ໄຟໃຫມ່. , ເຂົາເຈົ້າຈະບໍ່ເສຍສະລະຄວາມບໍລິສຸດ.â€

 

ການຄົ້ນຄວ້າເຊື່ອມໂຍງກັບພາລະກິດຂອງສູນ ReCell ເພື່ອກ້າວໄປສູ່ວິທີການປຸງແຕ່ງທີ່ໃຊ້ພະລັງງານຫນ້ອຍແລະເກັບກໍາວັດຖຸທີ່ມີຄຸນຄ່າສໍາລັບການນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ໂດຍກົງ †"ການຟື້ນຕົວ, ການຟື້ນຟູແລະການນໍາໃຊ້ໃຫມ່ຂອງອົງປະກອບຫມໍ້ໄຟໂດຍກົງໂດຍບໍ່ມີການທໍາລາຍໂຄງສ້າງທາງເຄມີ. ສູນດັ່ງກ່າວແມ່ນການຮ່ວມມືລະຫວ່າງ Argonne, ຫ້ອງທົດລອງພະລັງງານທົດແທນແຫ່ງຊາດ DOE ແລະຫ້ອງທົດລອງແຫ່ງຊາດ Oak Ridge, ມະຫາວິທະຍາໄລເຕັກໂນໂລຢີ Michigan, ມະຫາວິທະຍາໄລຄາລິຟໍເນຍທີ່ San Diego ແລະສະຖາບັນໂພລີເທກນິກ Worcester.

 

ການຄົ້ນພົບຂອງ ReCell ສັນຍາວ່າຈະມີຜົນສະທ້ອນຢ່າງກວ້າງຂວາງ, ເຊັ່ນ: ການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການລີໄຊເຄີນຫມໍ້ໄຟ lithium-ion; ກະຕຸ້ນການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຕະຫຼາດການລີໄຊເຄີນທີ່ມີກໍາໄລສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ສິ້ນສຸດຂອງຊີວິດ; ຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງ EVs ທັງຜູ້ຜະລິດແລະຜູ້ບໍລິໂພກ; ເຮັດໃຫ້ສະຫະລັດສາມາດແຂ່ງຂັນໃນອຸດສາຫະກໍາການລີໄຊເຄີນຫມໍ້ໄຟທົ່ວໂລກ; ສ້າງຄວາມເຂັ້ມແຂງຄວາມເປັນເອກະລາດດ້ານພະລັງງານຂອງສະຫະລັດໂດຍການເພີ່ມການນໍາໃຊ້ແຫຼ່ງພາຍໃນປະເທດຂອງວັດສະດຸຫມໍ້ໄຟເອົາມາໃຊ້ໃຫມ່; ​ແລະ​ຫຼຸດຜ່ອນ​ການ​ເພິ່ງ​ພາ​ອາ​ເມ​ລິ​ກາ​ຕໍ່​ແຫຼ່ງວັດຖຸ​ດິບ​ຈາກ​ຕ່າງປະ​ເທດ.

 

ແຕ່ສໍາລັບໃນປັດຈຸບັນ, ທີມງານ ReCell Center ແມ່ນເລເຊີສຸມໃສ່ການສ້າງ, ຂັ້ນຕອນໂດຍຂັ້ນຕອນ, ຂະບວນການລີໄຊເຄີນທີ່ສົມບູນສໍາລັບຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ທີ່ມີປະສິດທິພາບທາງດ້ານເສດຖະກິດ. ພຽງແຕ່ຫຼັງຈາກນັ້ນມັນຈະໄດ້ຮັບການຮັບຮອງເອົາຢ່າງກວ້າງຂວາງ.

 

"ບໍ່ວ່າວິທີການໃດທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອເຮັດການລີໄຊເຄີນນີ້, ຜູ້ລີໄຊເຄີນຈະຕ້ອງສາມາດໄດ້ຮັບກໍາໄລຈາກມັນ," Durham ເວົ້າ. "ພວກເຮົາວາງຂັ້ນຕອນຮ່ວມກັນໂດຍຮູ້ວ່າ, ໃນທີ່ສຸດ, ຂະບວນການທັງຫມົດຈະຕ້ອງມີກໍາໄລ."

 

ອ້າງອິງ: “ການຣີໄຊເຄີນໂດຍກົງຂອງວັດສະດຸ Cathode ປະສົມໂດຍ Froth Flotation†ໂດຍ Tinu-Ololade Folayan, Albert L. Lipson, Jessica L. Durham, Haruka Pinegar, Donghao Liu ແລະ Lei Pan, 29 ກໍລະກົດ 2021, ເຕັກໂນໂລຊີພະລັງງານ.


DOI: 10.1002/ente.202100468

ຜູ້ຂຽນຮ່ວມການສຶກສາອື່ນໆທີ່ Argonne ປະກອບມີ Albert Lipson, ນັກວິທະຍາສາດດ້ານວັດສະດຸຕົ້ນຕໍແລະ Haruka Pinegar, ນັກຄົ້ນຄວ້າຫລັງປະລິນຍາເອກ.

 

ການຄົ້ນຄວ້ານີ້ ແລະສູນ ReCell ໄດ້ຮັບທຶນຈາກ DOE's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Vehicle Technologies Office.

 

ພາລະກິດຂອງ EERE ແມ່ນເພື່ອເລັ່ງການຄົ້ນຄວ້າ, ການພັດທະນາ, ການສາທິດ, ແລະການນໍາໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີແລະວິທີແກ້ໄຂເພື່ອຫັນປ່ຽນອາເມລິກາໄປສູ່ການປ່ອຍອາຍພິດເຮືອນແກ້ວສຸດທິຂອງເສດຖະກິດພາຍໃນບໍ່ເກີນ 2050, ແລະຮັບປະກັນເສດຖະກິດພະລັງງານສະອາດໃຫ້ຜົນປະໂຫຍດຊາວອາເມລິກາທັງຫມົດ. , ສ້າງວຽກເຮັດງານທຳທີ່ມີຄ່າຈ້າງທີ່ດີໃຫ້ແກ່ປະຊາຊົນອາເມລິກາ ໂດຍສະເພາະຄົນງານ ແລະຊຸມຊົນທີ່ໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຈາກການຫັນປ່ຽນພະລັງງານ ແລະຜູ້ທີ່ຍັງເຫຼືອຢູ່ໃນປະຫວັດສາດຂອງລະບົບພະລັງງານ ແລະໄດ້ຮັບຄວາມເສຍຫາຍຈາກມົນລະພິດຫຼາຍເກີນໄປ.