[News] Des scientifiques arrivent à recycler les matériaux d'une batterie à 98% avec ce procédé innovant
Publié : 02/09/2024 - 6:00:13
Face à l'essor des véhicules électriques (VE) et à la demande croissante en batteries lithium-ion, la gestion des déchets de batteries est devenue un enjeu environnemental majeur. Des chercheurs de l'Université Rice, dirigés par James Tour, ont mis au point une méthode innovante de recyclage qui pourrait révolutionner ce domaine en réduisant les coûts et les impacts environnementaux liés à ces processus.
Les méthodes traditionnelles de recyclage des batteries reposent sur des procédés thermiques ou chimiques intensifs, coûteux et polluants. Face à ces défis, l'équipe de Rice a développé une technique novatrice nommée "chauffage flash par effet Joule" (FJH). Ce procédé consiste à faire passer un courant électrique à travers un matériau modérément résistant pour le chauffer rapidement et le transformer en d'autres substances.
En appliquant cette technique, les chercheurs ont réussi à chauffer des déchets de batteries à 2 500 kelvins en quelques secondes. Ce chauffage rapide a permis de créer des structures uniques avec des cœurs stables et des enveloppes magnétiques. Ces caractéristiques magnétiques ont facilité la séparation et la purification des matériaux actifs des batteries.
Lors de cette séparation, les cathodes de batteries à base de cobalt, largement utilisées dans les véhicules électriques et associées à des coûts environnementaux et sociaux élevés, ont révélé une magnétisation inattendue dans les couches externes de l'oxyde de cobalt spinelle. Cela a simplifié leur extraction et leur purification, aboutissant à un taux de récupération des métaux de batterie atteignant 98 %. De plus, la structure des matériaux des batteries est restée stable, permettant leur réutilisation potentielle dans de nouvelles cathodes.
L'étude met en lumière les avantages environnementaux et économiques de cette nouvelle méthode par rapport aux techniques traditionnelles de recyclage destructif. En outre, le processus FJH pourrait être intégré à un système continu pour le recyclage des batteries lithium-ion usagées, offrant ainsi une solution prometteuse à la gestion des déchets de batteries.
Les travaux récents montrent également que cette méthode peut être utilisée pour régénérer efficacement l'anode en graphite à partir du graphite usé, ce qui laisse entrevoir une solution globale pour le recyclage des cathodes et des anodes des batteries. Avec la possibilité de produire une tonne de matériaux par jour, ce procédé pourrait minimiser la dépendance aux minerais nouvellement extraits pour la fabrication des batteries lithium-ion.
Auteur de l'article: Cédric DEPOND
Source: Nature Communications
### TRADUCTION EN ##########################################################################################
Scientists achieve 98% recycling of battery materials with this innovative process
battery, lithium
With the rise of electric vehicles (EVs) and the growing demand for lithium-ion batteries, managing battery waste has become a significant environmental challenge. Researchers at Rice University, led by James Tour, have developed an innovative recycling method that could revolutionize this field by reducing costs and the environmental impacts associated with these processes.
Traditional battery recycling methods rely on intensive thermal or chemical processes that are expensive and polluting. To address these challenges, the Rice team has developed a novel technique called "flash Joule heating" (FJH). This process involves passing an electric current through a moderately resistant material to rapidly heat it and transform it into other substances.
By applying this technique, the researchers successfully heated battery waste to 2,500 kelvins (approximately 4,040°F) in seconds. This rapid heating created unique structures with stable cores and magnetic shells. These magnetic characteristics facilitated the separation and purification of the active battery materials.
During this separation, cobalt-based battery cathodes, widely used in electric vehicles and associated with high environmental and social costs, displayed unexpected magnetization in the outer layers of the cobalt spinel oxide. This simplified their extraction and purification, resulting in a battery metal recovery rate of up to 98%. Moreover, the structure of the battery materials remained stable, allowing for potential reuse in new cathodes.
The study highlights the environmental and economic advantages of this new method compared to traditional destructive recycling techniques. Additionally, the FJH process could be integrated into a continuous system for recycling used lithium-ion batteries, offering a promising solution to battery waste management.
Recent work also indicates that this method can be used to effectively regenerate graphite anodes from spent graphite, suggesting a comprehensive solution for recycling both cathodes and anodes of batteries. With the capability to produce a metric ton of materials per day, this process could reduce dependence on newly mined ores for lithium-ion battery manufacturing.
Article author: Cédric DEPOND
Source: Nature Communications
### TRADUCTION DE ##########################################################################################
Wissenschaftler erreichen es, 98 % der Materialien einer Batterie mit diesem innovativen Verfahren zu recyceln
batterie, lithium
Angesichts des Wachstums von Elektrofahrzeugen (EV) und der steigenden Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien ist das Management von Batterieabfällen zu einem wichtigen umweltpolitischen Anliegen geworden. Forscher der Rice University, unter der Leitung von James Tour, haben eine innovative Recyclingmethode entwickelt, die diesen Bereich revolutionieren könnte, indem sie die Kosten und die Umweltauswirkungen dieser Prozesse reduziert.
Die herkömmlichen Methoden zum Recycling von Batterien basieren auf intensiven thermischen oder chemischen Verfahren, die teuer und umweltschädlich sind. Angesichts dieser Herausforderungen hat das Rice-Team eine neue Technik namens "Blitzheizen durch Joule-Effekt" (FJH) entwickelt. Dieses Verfahren besteht darin, einen elektrischen Strom durch ein mäßig widerstandsfähiges Material zu leiten, um es schnell zu erhitzen und in andere Substanzen umzuwandeln.
Mit dieser Technik gelang es den Forschern, Batterieabfälle innerhalb weniger Sekunden auf 2.500 Kelvin zu erhitzen. Diese schnelle Erwärmung führte zur Bildung einzigartiger Strukturen mit stabilen Kernen und magnetischen Hüllen. Diese magnetischen Eigenschaften erleichterten die Trennung und Reinigung der aktiven Batteriematerialien.
Während dieser Trennung zeigten die weit verbreiteten Kobalt-basierten Batteriekathoden, die in Elektrofahrzeugen verwendet und mit hohen umweltbezogenen und sozialen Kosten verbunden sind, eine unerwartete Magnetisierung in den äußeren Schichten des Kobaltspinelloxids. Dies vereinfachte ihre Extraktion und Reinigung, was zu einer Rückgewinnungsrate der Batteriemetalle von 98 % führte. Darüber hinaus blieb die Struktur der Batteriematerialien stabil, was ihre potenzielle Wiederverwendung in neuen Kathoden ermöglicht.
Die Studie hebt die umweltfreundlichen und ökonomischen Vorteile dieser neuen Methode im Vergleich zu den traditionellen destruktiven Recyclingtechniken hervor. Darüber hinaus könnte der FJH-Prozess in ein kontinuierliches System zur Wiederverwertung gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien integriert werden und so eine vielversprechende Lösung für das Management von Batterieabfällen bieten.
Die jüngsten Arbeiten zeigen auch, dass diese Methode effektiv die Graphitanode aus gebrauchtem Graphit regenerieren kann, was eine ganzheitliche Lösung für das Recycling von Kathoden und Anoden in Batterien in Aussicht stellt. Mit der Möglichkeit, eine Tonne Material pro Tag zu produzieren, könnte dieses Verfahren die Abhängigkeit von neu abgebauten Rohstoffen für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien minimieren.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Nature Communications
### TRADUCTION ES ##########################################################################################
Científicos logran reciclar los materiales de una batería al 98% con este procedimiento innovador
batería, litio
Ante el auge de los vehículos eléctricos (VE) y la creciente demanda de baterías de iones de litio, la gestión de los desechos de baterías se ha convertido en un desafío ambiental importante. Investigadores de la Universidad Rice, dirigidos por James Tour, han desarrollado un método innovador de reciclaje que podría revolucionar este campo al reducir los costos y los impactos ambientales asociados con estos procesos.
Los métodos tradicionales de reciclaje de baterías se basan en procesos térmicos o químicos intensivos, costosos y contaminantes. Frente a estos desafíos, el equipo de Rice ha desarrollado una técnica novedosa llamada "calentamiento rápido por efecto Joule" (FJH). Este procedimiento consiste en pasar una corriente eléctrica a través de un material moderadamente resistente para calentarlo rápidamente y transformarlo en otras sustancias.
Al aplicar esta técnica, los investigadores lograron calentar desechos de baterías a 2 500 kelvins en pocos segundos. Este calentamiento rápido permitió crear estructuras únicas con núcleos estables y envolturas magnéticas. Estas características magnéticas facilitaron la separación y purificación de los materiales activos de las baterías.
Durante esta separación, las cátodos de baterías a base de cobalto, ampliamente utilizadas en vehículos eléctricos y asociadas a altos costos ambientales y sociales, revelaron una magnetización inesperada en las capas externas del óxido de cobalto espinela. Esto simplificó su extracción y purificación, logrando una tasa de recuperación de metales de batería del 98%. Además, la estructura de los materiales de las baterías se mantuvo estable, permitiendo su potencial reutilización en nuevas cátodos.
El estudio destaca las ventajas ambientales y económicas de este nuevo método frente a las técnicas tradicionales de reciclaje destructivo. Además, el proceso FJH podría integrarse en un sistema continuo para el reciclaje de baterías de iones de litio usadas, ofreciendo así una solución prometedora para la gestión de desechos de baterías.
Los trabajos recientes también muestran que este método puede utilizarse para regenerar eficazmente el ánodo de grafito a partir del grafito usado, lo que plantea una solución integral para el reciclaje de cátodos y ánodos de baterías. Con la posibilidad de producir una tonelada de materiales por día, este procedimiento podría minimizar la dependencia de los minerales recientemente extraídos para la fabricación de baterías de iones de litio.
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Nature Communications
### TRADUCTION PT ##########################################################################################
Cientistas conseguem reciclar os materiais de uma bateria em 98% com este processo inovador
bateria, lítio
Diante do crescimento dos veículos elétricos (VE) e da crescente demanda por baterias de íon-lítio, a gestão dos resíduos dessas baterias tornou-se uma questão ambiental crucial. Pesquisadores da Universidade Rice, liderados por James Tour, desenvolveram um método inovador de reciclagem que pode revolucionar essa área ao reduzir os custos e os impactos ambientais associados a esses processos.
Os métodos tradicionais de reciclagem de baterias dependem de processos térmicos ou químicos intensivos, caros e poluentes. Diante desses desafios, a equipe de Rice desenvolveu uma técnica inovadora chamada "aquecimento flash por efeito Joule" (FJH). Este processo consiste em passar uma corrente elétrica através de um material moderadamente resistente para aquecê-lo rapidamente e transformá-lo em outras substâncias.
Ao aplicar essa técnica, os pesquisadores conseguiram aquecer resíduos de baterias a 2.500 kelvins em poucos segundos. Esse aquecimento rápido permitiu criar estruturas únicas com núcleos estáveis e invólucros magnéticos. Essas características magnéticas facilitaram a separação e purificação dos materiais ativos das baterias.
Durante essa separação, as cátodos de baterias à base de cobalto, amplamente utilizadas em veículos elétricos e associadas a custos ambientais e sociais elevados, revelaram uma magnetização inesperada nas camadas externas do óxido de cobalto espinela. Isso simplificou sua extração e purificação, resultando em uma taxa de recuperação dos metais da bateria de até 98%. Além disso, a estrutura dos materiais das baterias permaneceu estável, permitindo sua reutilização potencial em novas cátodos.
O estudo destaca os benefícios ambientais e econômicos deste novo método em comparação com as técnicas tradicionais de reciclagem destrutiva. Além disso, o processo FJH poderia ser integrado a um sistema contínuo para a reciclagem de baterias de íon-lítio usadas, oferecendo assim uma solução promissora para a gestão de resíduos de baterias.
Os trabalhos recentes também mostram que este método pode ser usado para regenerar efetivamente o ânodo de grafite a partir do grafite usado, o que promete uma solução abrangente para a reciclagem dos cátodos e ânodos das baterias. Com a capacidade de produzir uma tonelada de materiais por dia, este processo pode minimizar a dependência de minerais recém-extraídos para a fabricação das baterias de íon-lítio.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Nature Communications
En appliquant cette technique, les chercheurs ont réussi à chauffer des déchets de batteries à 2 500 kelvins en quelques secondes. Ce chauffage rapide a permis de créer des structures uniques avec des cœurs stables et des enveloppes magnétiques. Ces caractéristiques magnétiques ont facilité la séparation et la purification des matériaux actifs des batteries.
Lors de cette séparation, les cathodes de batteries à base de cobalt, largement utilisées dans les véhicules électriques et associées à des coûts environnementaux et sociaux élevés, ont révélé une magnétisation inattendue dans les couches externes de l'oxyde de cobalt spinelle. Cela a simplifié leur extraction et leur purification, aboutissant à un taux de récupération des métaux de batterie atteignant 98 %. De plus, la structure des matériaux des batteries est restée stable, permettant leur réutilisation potentielle dans de nouvelles cathodes.
L'étude met en lumière les avantages environnementaux et économiques de cette nouvelle méthode par rapport aux techniques traditionnelles de recyclage destructif. En outre, le processus FJH pourrait être intégré à un système continu pour le recyclage des batteries lithium-ion usagées, offrant ainsi une solution prometteuse à la gestion des déchets de batteries.
Les travaux récents montrent également que cette méthode peut être utilisée pour régénérer efficacement l'anode en graphite à partir du graphite usé, ce qui laisse entrevoir une solution globale pour le recyclage des cathodes et des anodes des batteries. Avec la possibilité de produire une tonne de matériaux par jour, ce procédé pourrait minimiser la dépendance aux minerais nouvellement extraits pour la fabrication des batteries lithium-ion.
Auteur de l'article: Cédric DEPOND
Source: Nature Communications
### TRADUCTION EN ##########################################################################################
Scientists achieve 98% recycling of battery materials with this innovative process
battery, lithium
With the rise of electric vehicles (EVs) and the growing demand for lithium-ion batteries, managing battery waste has become a significant environmental challenge. Researchers at Rice University, led by James Tour, have developed an innovative recycling method that could revolutionize this field by reducing costs and the environmental impacts associated with these processes.
By applying this technique, the researchers successfully heated battery waste to 2,500 kelvins (approximately 4,040°F) in seconds. This rapid heating created unique structures with stable cores and magnetic shells. These magnetic characteristics facilitated the separation and purification of the active battery materials.
During this separation, cobalt-based battery cathodes, widely used in electric vehicles and associated with high environmental and social costs, displayed unexpected magnetization in the outer layers of the cobalt spinel oxide. This simplified their extraction and purification, resulting in a battery metal recovery rate of up to 98%. Moreover, the structure of the battery materials remained stable, allowing for potential reuse in new cathodes.
The study highlights the environmental and economic advantages of this new method compared to traditional destructive recycling techniques. Additionally, the FJH process could be integrated into a continuous system for recycling used lithium-ion batteries, offering a promising solution to battery waste management.
Recent work also indicates that this method can be used to effectively regenerate graphite anodes from spent graphite, suggesting a comprehensive solution for recycling both cathodes and anodes of batteries. With the capability to produce a metric ton of materials per day, this process could reduce dependence on newly mined ores for lithium-ion battery manufacturing.
Article author: Cédric DEPOND
Source: Nature Communications
### TRADUCTION DE ##########################################################################################
Wissenschaftler erreichen es, 98 % der Materialien einer Batterie mit diesem innovativen Verfahren zu recyceln
batterie, lithium
Angesichts des Wachstums von Elektrofahrzeugen (EV) und der steigenden Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien ist das Management von Batterieabfällen zu einem wichtigen umweltpolitischen Anliegen geworden. Forscher der Rice University, unter der Leitung von James Tour, haben eine innovative Recyclingmethode entwickelt, die diesen Bereich revolutionieren könnte, indem sie die Kosten und die Umweltauswirkungen dieser Prozesse reduziert.
Mit dieser Technik gelang es den Forschern, Batterieabfälle innerhalb weniger Sekunden auf 2.500 Kelvin zu erhitzen. Diese schnelle Erwärmung führte zur Bildung einzigartiger Strukturen mit stabilen Kernen und magnetischen Hüllen. Diese magnetischen Eigenschaften erleichterten die Trennung und Reinigung der aktiven Batteriematerialien.
Während dieser Trennung zeigten die weit verbreiteten Kobalt-basierten Batteriekathoden, die in Elektrofahrzeugen verwendet und mit hohen umweltbezogenen und sozialen Kosten verbunden sind, eine unerwartete Magnetisierung in den äußeren Schichten des Kobaltspinelloxids. Dies vereinfachte ihre Extraktion und Reinigung, was zu einer Rückgewinnungsrate der Batteriemetalle von 98 % führte. Darüber hinaus blieb die Struktur der Batteriematerialien stabil, was ihre potenzielle Wiederverwendung in neuen Kathoden ermöglicht.
Die Studie hebt die umweltfreundlichen und ökonomischen Vorteile dieser neuen Methode im Vergleich zu den traditionellen destruktiven Recyclingtechniken hervor. Darüber hinaus könnte der FJH-Prozess in ein kontinuierliches System zur Wiederverwertung gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien integriert werden und so eine vielversprechende Lösung für das Management von Batterieabfällen bieten.
Die jüngsten Arbeiten zeigen auch, dass diese Methode effektiv die Graphitanode aus gebrauchtem Graphit regenerieren kann, was eine ganzheitliche Lösung für das Recycling von Kathoden und Anoden in Batterien in Aussicht stellt. Mit der Möglichkeit, eine Tonne Material pro Tag zu produzieren, könnte dieses Verfahren die Abhängigkeit von neu abgebauten Rohstoffen für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien minimieren.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Nature Communications
### TRADUCTION ES ##########################################################################################
Científicos logran reciclar los materiales de una batería al 98% con este procedimiento innovador
batería, litio
Ante el auge de los vehículos eléctricos (VE) y la creciente demanda de baterías de iones de litio, la gestión de los desechos de baterías se ha convertido en un desafío ambiental importante. Investigadores de la Universidad Rice, dirigidos por James Tour, han desarrollado un método innovador de reciclaje que podría revolucionar este campo al reducir los costos y los impactos ambientales asociados con estos procesos.
Al aplicar esta técnica, los investigadores lograron calentar desechos de baterías a 2 500 kelvins en pocos segundos. Este calentamiento rápido permitió crear estructuras únicas con núcleos estables y envolturas magnéticas. Estas características magnéticas facilitaron la separación y purificación de los materiales activos de las baterías.
Durante esta separación, las cátodos de baterías a base de cobalto, ampliamente utilizadas en vehículos eléctricos y asociadas a altos costos ambientales y sociales, revelaron una magnetización inesperada en las capas externas del óxido de cobalto espinela. Esto simplificó su extracción y purificación, logrando una tasa de recuperación de metales de batería del 98%. Además, la estructura de los materiales de las baterías se mantuvo estable, permitiendo su potencial reutilización en nuevas cátodos.
El estudio destaca las ventajas ambientales y económicas de este nuevo método frente a las técnicas tradicionales de reciclaje destructivo. Además, el proceso FJH podría integrarse en un sistema continuo para el reciclaje de baterías de iones de litio usadas, ofreciendo así una solución prometedora para la gestión de desechos de baterías.
Los trabajos recientes también muestran que este método puede utilizarse para regenerar eficazmente el ánodo de grafito a partir del grafito usado, lo que plantea una solución integral para el reciclaje de cátodos y ánodos de baterías. Con la posibilidad de producir una tonelada de materiales por día, este procedimiento podría minimizar la dependencia de los minerales recientemente extraídos para la fabricación de baterías de iones de litio.
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Nature Communications
### TRADUCTION PT ##########################################################################################
Cientistas conseguem reciclar os materiais de uma bateria em 98% com este processo inovador
bateria, lítio
Diante do crescimento dos veículos elétricos (VE) e da crescente demanda por baterias de íon-lítio, a gestão dos resíduos dessas baterias tornou-se uma questão ambiental crucial. Pesquisadores da Universidade Rice, liderados por James Tour, desenvolveram um método inovador de reciclagem que pode revolucionar essa área ao reduzir os custos e os impactos ambientais associados a esses processos.
Ao aplicar essa técnica, os pesquisadores conseguiram aquecer resíduos de baterias a 2.500 kelvins em poucos segundos. Esse aquecimento rápido permitiu criar estruturas únicas com núcleos estáveis e invólucros magnéticos. Essas características magnéticas facilitaram a separação e purificação dos materiais ativos das baterias.
Durante essa separação, as cátodos de baterias à base de cobalto, amplamente utilizadas em veículos elétricos e associadas a custos ambientais e sociais elevados, revelaram uma magnetização inesperada nas camadas externas do óxido de cobalto espinela. Isso simplificou sua extração e purificação, resultando em uma taxa de recuperação dos metais da bateria de até 98%. Além disso, a estrutura dos materiais das baterias permaneceu estável, permitindo sua reutilização potencial em novas cátodos.
O estudo destaca os benefícios ambientais e econômicos deste novo método em comparação com as técnicas tradicionais de reciclagem destrutiva. Além disso, o processo FJH poderia ser integrado a um sistema contínuo para a reciclagem de baterias de íon-lítio usadas, oferecendo assim uma solução promissora para a gestão de resíduos de baterias.
Os trabalhos recentes também mostram que este método pode ser usado para regenerar efetivamente o ânodo de grafite a partir do grafite usado, o que promete uma solução abrangente para a reciclagem dos cátodos e ânodos das baterias. Com a capacidade de produzir uma tonelada de materiais por dia, este processo pode minimizar a dependência de minerais recém-extraídos para a fabricação das baterias de íon-lítio.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Nature Communications