Pin lithium-ion thải loại đang đặt ra thách thức môi trường to lớn. Vì thế, các nhà nghiên cứu tại Đại học Rice, Mỹ đã phát triển một phương pháp đột phá nhằm tái chế pin lithium-ion thông qua sử dụng kỹ thuật tách từ tính, giúp tinh chế hiệu quả vật liệu pin, duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc và chức năng của chúng.

Với sự gia tăng sử dụng pin, đặc biệt là trong xe điện, nhu cầu phát triển các phương pháp tái chế bền vững đang trở nên cấp thiết. Các kỹ thuật tái chế truyền thống thường phân tách vật liệu pin thành các dạng nguyên tố của chúng thông qua các quy trình hóa học hoặc dùng nhiệt tiêu tốn nhiều năng lượng, khá đắt đỏ và tác động xấu đến môi trường.

Các tác giả đã sử dụng phương pháp gia nhiệt Joule flash không dung môi (FJH), liên quan đến việc truyền dòng điện qua vật liệu có điện trở vừa phải để làm nóng nhanh và biến nó thành các chất khác. Nhờ vậy, pin thải được làm nóng đến 2.500 Kelvin trong vài giây, mang lại các đặc điểm độc đáo với lớp vỏ từ tính và cấu trúc lõi ổn định. Việc tách từ tính cho phép tinh chế hiệu quả.

Trong quá trình này, cực âm của pin gốc coban, thường dùng trong xe điện và tiêu tốn chi phí tài chính, môi trường và xã hội cao, đã thể hiện tính chất từ tính bất ngờ trong các lớp oxit coban spinel bên ngoài, khiến cho công đoạn tách trở nên dễ dàng. Phương pháp mới đã mang lại hiệu quả thu hồi kim loại pin cao lên tới 98% mà vẫn duy trì được giá trị của cấu trúc pin.

James Tour, Giáo sư hóa học và là trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng: "Đáng chú ý là tạp chất kim loại đã giảm đáng kể sau khi tách, trong khi vẫn bảo toàn cấu trúc và chức năng của vật liệu. Cấu trúc khối của vật liệu pin ổn định và sẵn sàng để tái chế làm cực âm mới".

Phát hiện nghiên cứu sẽ thúc đẩy việc tách và tái chế hiệu quả các vật liệu pin có giá trị với mức phí tối thiểu, góp phần vào việc sản xuất xe điện xanh hơn. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Nguồn: NASATI