Учёные разработали быстрый и экологичный способ извлечения металлов из старых аккумуляторов

Результаты работы опубликованы в журнале Small. Учёные предложили использовать особые водные растворы на основе аминохлоридов, способные извлекать ценные металлы из аккумуляторных отходов за считаные минуты вместо часов.

Традиционная переработка литий-ионных батарей обычно требует агрессивных кислот, высоких температур и длительных химических процессов. Несмотря на растущий спрос на литий, кобальт, никель и марганец, значительная часть этих материалов до сих пор теряется при утилизации.

Команда Rice University сосредоточилась на альтернативных водных растворах, которые могут заменить токсичные органические растворители. Наиболее эффективным оказался раствор на основе гидроксиламмония хлорида (HACl).

Первый автор исследования Саймон М. Кинг отметил, что учёных удивила скорость реакции: уже в течение первой минуты удавалось извлечь большую часть металлов. При комнатной температуре система обеспечивала около 65% извлечения ключевых элементов всего за одну минуту, а при немного более длительной обработке эффективность для некоторых металлов превышала 75%.

Профессор Пуликель Аджаян подчеркнул, что важным преимуществом технологии являются мягкие условия работы — без высоких температур и энергоёмких стадий переработки. Это делает процесс потенциально более дешёвым и масштабируемым.

Исследователи также выяснили, почему раствор HACl работает столь эффективно. Помимо кислотности и присутствия хлорид-ионов, ключевую роль играет активный азотный центр в составе соединения, который участвует в окислительно-восстановительных реакциях и ускоряет растворение металлов.

По словам Сохини Бхаттачарьи, результаты показывают, что для эффективного выщелачивания важны не только pH среды или полярность растворителя, но и наличие химически активных функциональных групп, способных ускорять перенос вещества и реакцию растворения.

Дополнительным преимуществом стало использование воды вместо органических растворителей. Это снижает вязкость среды, ускоряет перемещение молекул и упрощает обращение с отходами, одновременно уменьшая экологические риски.

После извлечения металлов команда успешно продемонстрировала возможность повторного синтеза новых аккумуляторных материалов из полученного сырья, фактически замкнув цикл переработки. Исследователи считают, что предложенный подход может стать основой для следующего поколения экологичных систем рециклинга аккумуляторов на фоне стремительного роста рынка электромобилей и накопителей энергии.