超聲波技術(shù)由于其高頻特性而被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、工業(yè)等眾多領(lǐng)域。這項(xiàng)被準(zhǔn)父母稱(chēng)為第一次看到自己孩子的技術(shù)，可以在極低頻率下用于一個(gè)完全不同的目的。來(lái)自瑞典的研究人員表示，首次通過(guò)超聲波技術(shù)，從電動(dòng)汽車(chē)的鎳錳鈷(NMC)電池中提取到有價(jià)值的金屬——這是對(duì)電池回收過(guò)程的重大貢獻(xiàn)。

研究中的這種新方法，不僅將超聲波技術(shù)加入從被破壞的電池中提取金屬離子的過(guò)程，而且還提供了一種替代目前使用的有害浸出劑(如硫酸)的方法。研究人員表示，這種新方法的提取時(shí)間減少了50%，并且增加了鋰、鈷、錳和鎳等金屬離子的回收。

超聲波清洗器(Ultrasonic bath)以極高的頻率發(fā)送機(jī)械壓力波。在這種情況下，研究人員使用了40kHz的頻率，即一種遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類(lèi)聽(tīng)力范圍的音調(diào)。這些波產(chǎn)生的微氣泡會(huì)塌陷，產(chǎn)生近5000攝氏度的局部溫度，并產(chǎn)生高活性的自由基。由此產(chǎn)生的攪動(dòng)增加了電池金屬中的質(zhì)量轉(zhuǎn)移，以至于不再需要苛刻的化學(xué)品來(lái)提取金屬。相反，可以使用更溫和、對(duì)環(huán)境安全的酸，如檸檬酸和醋酸。

研究的新方法平均實(shí)現(xiàn)了97%的金屬離子回收率，這比相同條件下只使用機(jī)械攪拌的金屬離子回收率要高得多。鈷和鎳的回收率最高，達(dá)到99%以上，而鋰和錳的回收效率為94%至96%。

通過(guò)這項(xiàng)超聲波技術(shù)，有望逐步消除以往對(duì)化學(xué)品的需求，例如幾乎無(wú)法處理的強(qiáng)酸。研究人員表示，下一步是進(jìn)一步優(yōu)化超聲波，例如，使用不同的強(qiáng)度和頻率，以達(dá)到更快地提取寶貴的電池金屬。

研究人員認(rèn)為，未來(lái)可持續(xù)電池市場(chǎng)的一個(gè)基石將是資源效率高的金屬回收，允許原材料的持續(xù)供應(yīng)。其好處將超越汽車(chē)的電氣化，擴(kuò)展到無(wú)數(shù)依賴(lài)可持續(xù)能源儲(chǔ)存的系統(tǒng)——從手機(jī)到電網(wǎng)。

題為Ultrasound-assisted extraction of metals from Lithium-ion batteries using natural organic acids的研究論文發(fā)表在《綠色化學(xué)》雜志上。

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