Материаловедческий взгляд на прямую переработку литий-ионных аккумуляторов: принципы, проблемы и перспективы

Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА), являющиеся сегодня доминирующей технологией хранения энергии, при широком распространении неизбежно приведут к образованию огромного количества отработавших аккумуляторов по окончании срока их службы. С позиций защиты окружающей среды и устойчивого использования ресурсов переработка является необходимой стратегией обращения с ЛИА, вышедшими из эксплуатации. По сравнению с традиционными гидрометаллургическими и пирометаллургическими методами переработки, новая технология прямой переработки, предусматривающая недеструктивное восстановление отработавших электродных материалов, привлекает всё больше внимания благодаря энергоэффективности процессов, повышению экономической отдачи и снижению углеродного следа по CO2. В настоящем обзоре рассматриваются современные технологии прямой переработки, основанные на эффективном повторном введении лития в твёрдофазных, водных, эвтектических растворах и ионных жидкостях, а также подробно обсуждаются лежащие в основе механизмы регенерации каждого метода применительно к различным химическим составам аккумуляторов. Сделан вывод, что прямая регенерация может быть более энергоэффективным, экономически эффективным и устойчивым способом переработки отработавших ЛИА по сравнению с традиционными подходами. Кроме того, установлено, что технология прямой переработки всё ещё находится на начальном этапе развития и сталкивается с рядом фундаментальных и технологических препятствий, включая эффективное разделение компонентов, удаление связующего и извлечение электролита. Для решения этих сохраняющихся проблем в обзоре предлагаются перспективные технические направления, способные ускорить развитие прямой переработки и её внедрение в промышленность.