Электромобили продвигаются как один из шагов по спасению климата нашей планеты. Однако в маркетинговых материалах речь идет о новые электромобили и в них довольно редко касаются проблем износа и старения батарей. Рост спроса на электромобили приводит к резкому росту производства литиевых батарей. Но что происходит со старыми батареями?

Поскольку мир стремится электрифицировать транспортные средства и накапливать возобновляемую энергию, возникает одна гигантская проблема: что будет со всеми старыми литиевыми батареями?

Підписуйтесь на наш Telegram. 

Электрифицированное будущее гораздо ближе, чем может казаться. Ранее в этом году General Motors объявила, что планирует прекратить продажу автомобилей на жидком топливе к 2035 году. Цель Audi-остановить их производство к 2033 году, и многие другие крупные автомобильные компании следуют этому примеру.

Фактически, по данным BloombergNEF, к 2040 году две трети мировых продаж легковых автомобилей будут электрическими.

Хотя это может показаться идеальным путем к устойчивому энергоснабжению и автомобильным перевозкам, есть одна большая проблема. В настоящее время в электрических транспортных средствах и стационарных мегабатареях используются литий-ионные аккумуляторы. А литий-ионные аккумуляторы трудно перерабатывать.

По мере роста спроса на электромобили, как и прогнозируется, в индустрии аккумуляторных батарей и автомобилей появится стимул к их переработке.

Одна из причин заключается в том, что наиболее широко используемые методы утилизации батарей предыдущих технологий, таких как свинцово-кислотные батареи, плохо работают с литий-ионными батареями. Последние, как правило, крупнее, тяжелее, гораздо сложнее и даже опаснее, если их неправильно разобрать.

На обычном заводе по переработке аккумуляторов детали аккумуляторов измельчаются в порошок, а затем этот порошок либо расплавляется (пирометаллургия), либо растворяется в кислоте (гидрометаллургия).

Но литий-литиевые батареи состоят из множества различных деталей, которые могут взорваться, если их не разобрать тщательно. И даже когда литий-литиевые батареи утилизируют таким образом, полученные продукты нелегко повторно использовать.

«Нынешний метод простого измельчения всего и попытки очистить сложную смесь приводит к дорогих процессов «, — говорит Эндрю Эбботт, физический химик из Университета Лестера.

В результате переработка литий-ионных аккумуляторов обходится дороже, чем добыча большего количества лития для производства новых. Кроме того, поскольку крупномасштабные дешевые способы переработки литий-ионных аккумуляторов отстают, во всем мире перерабатывается только около 5% литий-ионных аккумуляторов. То есть большинство литий-ионных аккумуляторов просто выбрасывается.

Надежды возлагают на то, что спрос на электромобили подтолкнет переработку их батарей. Добыча и переработка лития требует огромного количества воды и энергии и связана с экологическими проблемами вблизи литиевых заводов.

Литий-ионный аккумулятор тяжелый для экологии

Нынешние недостатки в переработке литий-ионных аккумуляторов — не единственная причина, по которой они создают нагрузку на окружающую среду. Добыча различных металлов, необходимых для литий-ионных аккумуляторов, требует огромных ресурсов.

Для добычи одной тонны лития требуется 2 273 000 литров воды. На соляных равнинах Атакама в Чили добыча лития связан с сокращением растительности, повышением дневных температур и усилением засухи в районах национальных заповедников.

Таким образом, несмотря на то, что электромобили могут помочь сократить выбросы углекислого газа (CO2) в течение всего срока службы, батарея, которая их питает, начинает службу с большим воздействием на окружающую среду.

Однако, если миллионы и миллионы литий-литиевых батарей, которые выйдут из строя примерно через 10 лет использования, будут перерабатываться более эффективно, это поможет уменьшить затраты энергии. Несколько лабораторий работают над улучшением более эффективных методов переработки, чтобы в конечном итоге стандартизированный, экологически чистый способ переработки литий-ионных аккумуляторов был готов удовлетворить стремительно растущий спрос.

«Мы должны найти способы ввести его в то, что мы называем жизненным циклом, потому что литий, кобальт и никель требуют много электроэнергии и больших усилий для добычи, переработки и изготовления батарей. Мы больше не можем относиться к батареям как к одноразовым», — говорит Ширли Мэн, профессор энергетических технологий Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Как утилизировать литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионный аккумуляторный элемент имеет металлический катод или положительный электрод из лития и некоторой смеси элементов, которые обычно включают кобальт, никель, марганец и железо. У него также есть анод, изготовленный из графита, сепаратор и некий электролит, который является средой, которая переносит электроны между катодом и анодом.

Ионы лития, движущиеся от анода к катоду, образуют электрический ток. Металлы в катоде являются наиболее ценными частями батареи, и именно на их сохранении и восстановлении сосредоточены химики при демонтаже литий-ионной батареи.

Мэн говорит, что литиевая батарея похожа на книжную полку с множеством слоев, и ионы лития быстро движутся по каждой полке, каждый раз возвращаясь на верхнюю полку — процесс, называемый интеркаляцией.

После многих лет Книжная полка естественным образом начинает ломаться и разрушаться. Поэтому, когда такие химики, как Мэн, разбирают литий-литиевую батарею, они видят именно такую деградацию структуры и материалов.

«Мы действительно можем найти механизмы, и используя тепло или любой метод химической обработки, мы можем собрать книжную полку обратно, — говорит Мэн. — Таким образом, мы можем позволить этим переработанным и восстановленным материалам вернуться на сборочную линию на заводы для производства новых батарей».

Улучшение утилизации литий-ионных аккумуляторов и, в конечном счете, многократное использование их компонентов позволит повысить ценность уже существующих литий-ионных аккумуляторов. Вот почему ученые выступают за процесс прямой переработки, описанный Меном, потому что он может дать вторую жизнь самым ценным частям литий-ионных батарей, таким как катод и анод. Это могло бы значительно компенсировать затраты энергии, отходов и затрат, связанных с их производством.

Но разборка литий-литиевых батарей в настоящее время производится в основном вручную в лабораторных условиях, что необходимо будет изменить, если прямая переработка должна конкурировать с более традиционными методами переработки.

«В будущем потребуется больше технологий для разборки, — говорит Эбботт. — Если батарея собрана с помощью роботов, логично, что ее нужно разобрать таким же образом».

Команда Эбботта из Института Фарадея в Великобритании исследует роботизированное разборка литий-ионных аккумуляторов в рамках проекта RELIB, который специализируется на переработке и повторном использовании литий-ионных аккумуляторов.

Команда также нашла способ добиться прямой рециркуляции анода и катода с помощью ультразвукового зонда. «То, что стоматолог использует для чистки зубов, — объясняет он. — Он фокусирует ультразвук на поверхности, которая создает крошечные пузырьки, которые взрываются и снимают покрытие с поверхности». Этот процесс позволяет избежать необходимости измельчения деталей аккумулятора, что затрудняет его восстановление.

Согласно исследованиям команды Эбботта, этот метод ультразвуковой переработки может перерабатывать в 100 раз больше материала за тот же период, чем метод гидрометаллургии. Он говорит, что это также можно сделать менее чем за половину стоимости создания новой батареи из первичного материала.

Разлагающиеся батареи

Некоторые ученые выступают за отказ от литий-ионных аккумуляторов в пользу тех, которые можно производить и разбирать более экологичными способами. Джоди Латкенхаус, профессор химической инженерии Техасского университета A & M работает над батареей, изготовленной из органических веществ, которые могут разлагаться по команде.

«Многие батареи сегодня не перерабатываются из — за связанных с этим затрат энергии и рабочей силы, — говорит Луткенхаус. — Батареи, которые разлагаются по команде, могут упростить или снизить барьер для утилизации. В конце концов, эти продукты разложения могут быть восстановлены обратно в новую батарею, замкнув цикл жизненного цикла материалов».

По материалам: BBC

Новое периферийное устройство CharaChorder позволяет печатать не поднимая пальца. Такой подход оказался настолько эффективным способом набирать текст, что эту клавиатуру запретили на соревнованиях по набору текста.

CharaChorder — это новый вид кавиатуры, которая обещает позволить людям печатать со сверхчеловеческой скоростью. Печатание происходит так быстро, что веб-сайт Monkeytype, который позволяет пользователям определять скорость печати и поддерживает собственную таблицу лидеров, автоматически обозначил генерального директора Charachorder как мошенника, когда он попытался опубликовать свой результат 500 WPM в списках лидеров.

Підписуйтесь на наш Telegram. 

Это странное устройство, похожее на то, с чем Киану Ривз взаимодействовал бы в «Джонни мнемонике». Ладони покоятся на двух черных пятнах, из которых поднимаются девять джойстиков разного размера для пальцев.

Эти 18 палочек движутся во всех направлениях и, как утверждает веб-сайт разработчика, могут нажимать на все кнопки, которые вам нужны на обычной клавиатуре.

«Переключатели CharaChorder обнаруживают движение в 3 измерениях, поэтому пользователи имеют доступ к более чем 300 уникальных знаков, не нарушая контакта пальцев с устройством», — говорится в описании.

Сверхчеловеческая скорость не отрывая пальцев

Пользователи вводят слова и команды, щелкая переключателями в разных направлениях. Characorder утверждает, что, как только пользователь научится печатать на компьютере, он сможет достичь скорости, невозможной на QWERTY-клавиатуре.

Большинство людей печатают около 40 слов в минуту, а опытные машинистки набирают более 100 слов в минуту. Участники конкурсов на скорость печатания текста могут разогнаться до 200 слов в минуту.

Райли Кин, генеральный директор CharaChorder, публикует TikTok, где он набирает скорость выше 500 слов в минуту.

@rileyandrichy Reply to @johnathan284 A couple months ago I didn’t think this was possible #techtok #technology #keyboard #charachorder ? original sound — CoCoAbEaNs

Скорости настолько велики, что Monkeytype не опубликует такой результат. Кин и владельцы Monkeytype поговорили и выяснилось, что веб-сайт позволяет пользователям публиковать оценки только в том случае, если они печатают на традиционной клавиатуре.

CharaChorder может набирать отдельные буквы, но также может похвастаться «аккордным» набором текста. Подобно стенографии, аккордный Набор текста позволяет пользователям вводить несколько букв одновременно и заставлять компьютерную программу генерировать предсказанное слово. Вместо того, чтобы печатать h e l l o, пишущая машинка с аккордами смешивает h, e, l и o, чтобы создать слово. С практикой это происходит гораздо быстрее.

По словам разработчиков Monkeytype, этот метод введения в котором смешивается порядок ввода символов, строго запрещен. «Если вы создадите учетную запись и выполните 15-секундные и 60-секундные тесты, очень вероятно, что античит ее обнаружит, — сказали они. — Минимальный промежуток времени между нажатиями клавиш… это другой навык, но он очень необычный. Поэтому, когда кто-то демонстрирует 300+ в таблице лидеров, он автоматически удаляется».

Monkeytpe не позволит Кину подняться в таблице лидеров, но он выиграл еще одно соревнование по набору текста, используя Charachorder, чтобы набрать 267 слов в минуту с точностью 76%. Люди обвиняли его в мошенничестве.

«Я понимаю, откуда они берутся, — сказал Кин — Я согласен, что это несправедливо, но я не думаю, что это обман. Это полная замена клавиатуры. Я не пользовался клавиатурой больше года, и мне больше не нужно ею пользоваться».

Запрещенная клавиатура

Кон также утверждал, что выиграл несколько онлайн-игр, используя CharaChorder, что, по его словам, поднимает интересную этическую дилемму. «Я не уверен, есть ли какие — либо ограничения на то, какие клавиатуры вам разрешено использовать», — сказал он.

Большинство киберспортивных турниров имеют строгие периферийные правила. Правила турнира по файтингам EVO для контроллеров занимают пять страниц. Консольные игроки, как правило, считают, что использование мыши и клавиатуры в игре, предназначенной для контроллера, является мошенничеством.

В Тиктоке, посвященном конкретно этому вопросу, Кин был неоднозначен. «Я не думал об этом, но я думаю, что это действительно интересно, — сказал Кин. — потому что у меня действительно есть значительное преимущество перед моими противниками».

Затем он перечислил все другие места, где использование CharaChorder ускорит работу и даст преимущество. Кин пока что меньше интересуется этическими вопросами и больше заинтересован в том, чтобы доказать миру, что CharaChorder ускоряет все, для чего обычно нужна клавиатура.

Кин экспериментирует с модифицированной версией устройства, которое, по его мнению, может даже позволить детям печатать и общаться аналогично тому, как некоторые дети общаются с помощью языка жестов.

По материалам: Vice