بازیافت لیتیم از باتری‌های مستعمل با نانوفیلتراسیون

گسترش سریع صنعت انرژی باعث افزایش تقاضا برای منابع لیتیم شده است و نیاز به بازیافت مؤثر باتری‌های لیتیمی مستعمل را بسیار مهم کرده است. فناوری نانوفیلتراسیون سبز و کارآمد به عنوان یک راه‌حل اساسی برای بازیابی پایدار لیتیوم شناخته شده است.

با این حال، غشاهای نانوفیلتراسیون پلی آمیدی معمولی با چالش‌هایی مانند تخریب ساختاری در شرایط اسیدی و قلیایی روبرو هستند که عملکرد جداسازی را به خطر می‌اندازد.

یکی از جایگزین‌های امیدوار کننده، غشاهای پلی‌اوره (PU) است که به دلیل ثبات شیمیایی و استفاده در فرآیندهای جداسازی تخصصی شناخته شده است. با این حال، استفاده از پلی اتیلن‌ایمین (PEI) به عنوان مونومر فاز آبی در ساخت PU چالش‌هایی به دنبال دارد. سایت‌های واکنش‌پذیر متعدد PEI منجر به پلیمریزاسیون بین‌سطحی بسیار شدید، تولید ساختارهای غشایی ناهموار و تکرارپذیری ضعیف می‌شود؛ مسائلی که مانع مقیاس‌پذیری آن برای کاربردهای بازیابی لیتیم می‌شود. برای حل این مشکل محققان به سراغ تنظیم رفتار انتشار مونومرها و استفاده از مهارکننده واکنش+ Cu۲ و سدیم دودسیل سولفات (SDS) رفتند.

به نقل از ستاد نانو، این گروه تحقیقاتی از یون مس برای تنظیم انتشار و واکنش‌پذیری غشاء PEI استفاده کردند و وجود سدیم دودسیل سولفات هم به یکپارچگی غشاء کمک شایانی می‌کند. در واقع این راهبرد هم یکنواختی پلیمر را تضمین می‌کند و هم انتشار مواد و تعامل آنها با ساختار مونومر را کنترل می‌کند.

یافته‌های آنها نشان داد که غشاهای PU پایداری شیمیایی بسیار بالایی دارند و در عین حال انتخاب‌گری و جداسازی را حتی در شرایط سخت اسیدی و قلیایی، هنگام بازیابی لیتیم از باتری‌های مستعمل امکان‌پذیر می‌کنند. نتایج این مطالعه یک گام مهم رو به جلو در هر دو فناوری بازیافت و علم غشاء است.