Vật liệu pin tái chế có thể hoạt động như

Cực âm là một tuyệt tác của vũ đạo phân tử. Pin giữ được bao nhiêu năng lượng và thời gian tồn tại bao lâu phụ thuộc vào mạng tinh thể các nguyên tử kim loại của nó — nó có thể bắt và giải phóng các ion lithium tốt như thế nào. Trong nhiều thập kỷ, các kỹ sư đã mày mò tìm ra những thiết kế giúp ích cho phong trào này. Và chúng đã trở nên khá tốt, nếu các phương tiện điện và điện thoại ngày nay là bất kỳ phong vũ biểu nào. Nhưng cực âm cũng là nơi mà mọi thứ bên trong pin thường gặp trục trặc. Cấu trúc vô trùng này, được sắp xếp một cách nghệ thuật, bắt đầu mất đi tính toàn vẹn của nó. Các ion chạy lỏng lẻo hoặc bị tắc nghẽn. Cứ như vậy, thời lượng pin của bạn sẽ tăng lên đáng kể.

Nhưng ngay cả khi cấu trúc bị lỗi, các nguyên tử bên trong catốt vẫn không thay đổi. Đây là lý do tại sao, về lý thuyết, có thể sử dụng lại chúng. Alan Nelson, phó chủ tịch cấp cao về vật liệu pin tại Redwood Materials, một công ty chuyên về tái chế, cho biết: “Một nguyên tử kim loại là một nguyên tử kim loại. “Phần tử đó không biết trước đây nó nằm trong pin hay nằm trong mỏ”. Đây có thể là một điều tốt, bởi vì nhiều nguyên tử trong số đó, bao gồm các kim loại như coban và niken, đang bị thiếu hụt và chỉ được tìm thấy với khối lượng lớn ở những nơi khai thác chúng đòi hỏi chi phí lớn về sinh thái và con người. Hôm nay, công ty của Nelson đã công bố kết quả thử nghiệm tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne so sánh vật liệu tái chế với vật liệu nguyên chất. Những điều này cho thấy đúng là một nguyên tử là một nguyên tử; hiệu suất của hai vật liệu gần như hoàn toàn giống nhau.

Redwood là một trong số các công ty đang cố gắng biến nguồn cung cấp pin cũ thành nguyên liệu cho pin mới. Đó là lợi nhuận thấp, theo nghĩa nó liên quan đến việc sử dụng hết chất thải và có thể giảm bớt một số áp lực đối với các mỏ mới. Nhưng năm ngoái, công ty, công ty ban đầu bán nguyên liệu thô tái chế cho các nhà cung cấp khác, đã thực hiện một bước bất thường khi công bố kế hoạch sản xuất vật liệu cathode của riêng mình, và sau đó đã chọn một địa điểm bên ngoài Reno, Nevada, nơi họ sẽ chi 3,5 tỷ đô la. 10 năm trên một nhà máy mới. Công ty cho biết họ có kế hoạch sản xuất đủ vật liệu cực âm (cũng như lá cực dương bằng đồng) cho các tế bào pin trị giá 100 GWh vào năm 2025 – gần tương đương với CATL, nhà sản xuất pin thống trị ở Trung Quốc, đã sản xuất năm ngoái.

Đó là một cái gì đó khởi đầu cho ngành công nghiệp pin của Hoa Kỳ. Bất chấp hàng loạt các thông báo về sản xuất, được hỗ trợ một phần bởi chi tiêu cơ sở hạ tầng và các điều khoản về khí hậu trong Đạo luật Giảm lạm phát, hầu hết đều tập trung vào các bước gần nhất với các nhà sản xuất ô tô và người tiêu dùng, như lắp ráp pin và hộp pin. Trong khi đó, Mỹ đã phải vật lộn để xây dựng các ngành công nghiệp nằm sâu hơn trong chuỗi cung ứng – từ khai thác để đào các khoáng chất quan trọng như lithium và coban đến chế biến rộng rãi biến chúng thành các thành phần như cực âm. Hầu hết điều đó được thực hiện ở những nơi khác. Theo Benchmark Mineral Intelligence, một nhóm nghiên cứu về chuỗi cung ứng pin, Trung Quốc hiện đang sản xuất 78% vật liệu cathode trên thế giới và thị phần đó đã sẵn sàng tăng lên 90% vào năm 2030, bất chấp những nỗ lực ở Mỹ để đầu tư vào nguồn cung cấp pin trong nước. dây chuyền.

Hans Eric Melin, nhà sáng lập của Circular Energy Storage, một công ty tư vấn chuyên theo dõi quá trình tái chế pin, cho biết một lý do khiến các công ty Trung Quốc vẫn chiếm ưu thế là họ có quy trình sản xuất pin khép kín. Việc sản xuất tế bào pin tại nhà có nghĩa là có thể phân hủy các vật liệu phế liệu và nhanh chóng đưa các kim loại quý giá trở lại sản xuất. Chuỗi cung ứng phức tạp tinh chế các kim loại thô thành cấu trúc cực âm tinh thể hoàn hảo đó cũng được bản địa hóa, tập trung hóa chuyên môn và giảm chi phí vận chuyển.

Redwood nằm trong số các công ty đang cố gắng kéo vòng lặp sản xuất của Mỹ chặt chẽ hơn một chút. Các bài kiểm tra, được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu độc lập tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, là một bước đầu tiên trong quy trình đánh giá chất lượng để trấn an các nhà sản xuất pin về chất lượng của những vật liệu truyền tay này. Quá trình bắt đầu bằng cách tách pin ra và phá vỡ các thành phần của nó bằng nhiệt và axit thành các hợp chất sunfat kim loại, bao gồm các nguyên tố như coban, mangan và niken.