아미노산은 충전식 배터리 재활용에 도움이 된다

사용한 리튬 이온 배터리를 재활용하기 위한 새로운 전략은 중성 용액에서 습식 야금 공정을 기반으로 합니다. 이를 통해 환경 친화적이고, 고효율이며, 저렴한 방식으로 리튬과 기타 귀중한 금속을 추출할 수 있습니다. 중국 연구팀이 저널 Angewandte Chemie 에 보고한 바와 같습니다. 침출 효율은 배터리 효과로 알려진 고체-고체 환원 메커니즘과 아미노산 글리신을 추가하여 개선됩니다.

리튬 이온 배터리는 휴대전화, 태블릿, 전기 자동차에 전력을 공급할 뿐만 아니라, 불안정한 재생 에너지를 저장하는 장치로서도 점점 더 중요해지고 있습니다.

배터리 사용이 확대되면서 소모된 배터리의 수도 계속 늘어나고 있습니다.

재활용은 유망한데, 새로운 충전식 배터리를 생산하는 데 필요한 리튬, 코발트, 니켈, 망간 등의 원자재를 추출하는 동시에 환경 영향을 줄일 수 있는 잠재력이 있습니다.

현재 폐리튬 이온 배터리를 재처리하기 위한 습식야금 방법은 산이나 암모니아 침출 공정을 기반으로 합니다.

그러나 산과 염기를 과도하고 반복적으로 사용하면 환경에 미치는 영향과 안전 위험이 커집니다.

pH 중성 공정은 더 안전하고 환경 친화적입니다.

창사 중남대학의 레이 밍(Lei Ming)과 싱 오우(Xing Ou), 구이저우 사범대학의 전 야오(Zhen Yao), 국가 첨단 에너지 저장 재료 공학 연구 센터의 지에시 웡(Jiexi Wong)이 이끄는 팀은 중립적인 접근 방식을 찾기 위해 온갖 수고를 다해야 했습니다. 고전적인 침출 공정에 필요한 공격적인 시약은 교체하기 쉽지 않기 때문입니다.

첫 번째 요령: 그들은 "마이크로 배터리"를 그 자리에서 만들었습니다. 이는 배터리에서 소모된 양극 물질인 리튬 코팅 니켈 코발트 망간 산화물(NCM)을 분해하는 데 도움이 됩니다. NCM 입자는 중성 액체에서 철(II) 염, 옥살산 나트륨 및 아미노산 글리신과 혼합됩니다.

이로 인해 입자 위에 얇고 단단한 옥살산 철(II) 층이 형성됩니다.

이 "쉘"은 양극 역할을 하는 반면 NCM 코어는 음극 역할을 합니다(배터리 효과). 이 직접 접촉은 쉬운 전자 전달을 가능하게 합니다.

또한 코팅은 입자에 원치 않는 부산물이 쌓이는 것을 막아줍니다.

배터리 효과는 철(II) 이온이 철(III) 이온으로 산화되고 산화성 NCM 입자의 산소 이온이 물과 함께 OH- 이온 으로 환원되는 전기화학 반응을 구동합니다.

이렇게 하면 NCM 층이 분해되어 그 층에 포함된 리튬, 니켈, 코발트, 망간 이온이 용액 속으로 방출됩니다.

두 번째 꼼수는 이러한 이온들이 글리신에 의해 복합체에 "갇혀" 있다는 것입니다.

글리신은 또 다른 역할을 합니다. 즉, 용액의 pH 값을 완충하여 중성 범위를 유지하는 것입니다.

15분 이내에 소모된 양극에서 리튬의 99.99%, 니켈의 96.8%, 코발트의 92.35%, 망간의 90.59%를 용출할 수 있었습니다.

중성 용액에서의 효율적인 침출은 소모된 배터리의 대규모, 환경 친화적인 재활용을 실현하는 새로운 경로를 열 수 있습니다.

유해 가스는 거의 발생하지 않으며 글리신 유출물은 비료로 사용하기에 적합합니다. 이 공정은 기존 방법보다 훨씬 적은 에너지를 사용하고 비용이 적게 듭니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/03/250311121518.htm