Sự tiến bộ công nghệ và ý thức về tính bền vững là nền tảng của thời đại hiện đại. Một trong những lựa chọn thể hiện ý thức sinh thái là sử dụng các phương tiện di chuyển chạy bằng điện. Trong khi nhiều người đã thảo luận về việc xe điện có thực sự thân thiện với môi trường và có thể thay thế các phương tiện chạy bằng nhiên liệu hóa thạch, ít thông tin được đề cập đến vấn đề tái chế pin.

Pin, một thành phần quan trọng của xe điện, cũng đang phát triển mạnh mẽ. Như bất kỳ sản phẩm công nghệ nào khác, pin cũng có tuổi thọ hữu hạn và khi không còn hữu ích, câu hỏi nảy sinh là làm thế nào để xử lý chúng.

Đầu tiên, cần lưu ý rằng chúng ta đang nói về pin lithium ion (Li-ion) - loại pin phổ biến được sử dụng trong nhiều thiết bị, từ thiết bị di động đến ô tô điện. Được biết đến với mật độ năng lượng cao và khả năng tái sử dụng, nhưng theo thời gian, khả năng lưu trữ và sạc lại của chúng sẽ giảm dần, dẫn đến việc không an toàn và cần phải thay thế.

Hệ thống pin trên ô tô điện bao gồm nhiều tế bào lithium ion được kết nối và quản lý bởi hệ thống điều khiển. Hệ thống này giám sát và điều chỉnh quá trình sạc và xả của từng tế bào pin, giúp tối ưu hóa tuổi thọ của pin.

Hiện nay, tái chế pin thường được thực hiện thông qua ba phương pháp chính, bao gồm tái chế kim loại bằng phương pháp thủy luyện, nhiệt luyện, và tái chế vật lý trực tiếp.

Tái chế thủy luyện kim

Phương pháp tái chế này tập trung vào quá trình lọc hoặc xử lý bằng axit đậm đặc. Trước hết, pin được xử lý để tách nhựa và các vật liệu khác trong pin. Sau đó, thành phần cực âm đã qua sử dụng được xử lý bằng axit để tạo thành dung dịch ion kim loại, từ đó dễ dàng tách kim loại ra. Các loại axit thường được sử dụng bao gồm axit clohidric và axit sulfuric. Bất kỳ chất cặn nào hình thành từ phản ứng cũng được xử lý bằng axit. Phương pháp này có thể chiết xuất tới 99% coban và lithium, cũng như 98% đồng.

Trong các kỹ thuật mới hơn, các axit như axit oxalic và axit phosphoric cũng được sử dụng, tạo ra các nguyên tố như mangan và niken. Phương pháp này linh hoạt và có thể được áp dụng cho cả pin lithium-ion loại coban và NCM (niken – đồng – mangan). Coban là một kim loại quan trọng trong pin lithium-ion và thường là đối tượng tái chế hàng đầu.

Tái chế nhiệt luyện kim - luyện kim pyro

Phương pháp tái chế này thực hiện qua quá trình gia nhiệt trong lò nung. Pin tháo rời được đưa vào lò, nơi chúng trải qua quá trình gia nhiệt. Nhiệt độ tăng dần sẽ làm bay hơi chất điện phân và nhựa trong pin. Ở nhiệt độ cao nhất, các kim loại quan trọng như coban, đồng và niken được thu hồi, trong khi lithium bị mất đi. Đây vẫn là phương pháp đáng tin cậy nhất để thu hồi coban từ pin tái chế. Tuy nhiên, phương pháp này không thu được lithium và không thích hợp với pin không chứa coban.

Tái chế vật lý trực tiếp

Trong tái chế vật lý, pin được tháo dỡ và xử lý bằng CO2 ở trạng thái siêu tới hạn. Điều này gây ra sự phân tách chất điện phân, và các tế bào đã qua sử dụng được chia nhỏ thành các kim loại riêng biệt như đồng và nhôm. Vật liệu còn lại tạo thành phần lớn của cực âm và được nung kết ở nhiệt độ cao để tăng mật độ năng lượng và hiệu suất điện hóa. Tái chế vật lý thường dành cho pin lithium-ion làm từ sắt và mangan, thường không chứa coban.

Tính bền vững của công nghệ tái chế pin hứa hẹn sẽ giúp thu hồi hầu hết các thành phần của pin, không chỉ là một biện pháp bảo vệ môi trường mà còn mang lại lợi nhuận kinh tế trong ngành công nghiệp.

Khánh Chi (Tổng hợp)