Pin lithium-ion. Ảnh: europe

Trong bối cảnh sự cạnh tranh về tài nguyên khoáng sản quý hiếm sử dụng trong xe điện ngày càng tăng trên toàn cầu, công nghệ tái sử dụng ngày càng trở nên quan trọng để góp phần đảm bảo an ninh kinh tế.

Toray đang phát triển một “màng lọc nano” (màng NF) làm bằng vật liệu polymer có các lỗ siêu nhỏ trên bề mặt. Vật liệu trong pin lithium-ion đã qua sử dụng được xử lý bằng nhiệt để loại bỏ nhựa và các tạp chất khác, sau đó ngâm trong axit để hòa tan. Khi chất lỏng hòa tan đi qua màng NF, niken và coban sẽ bị giữ lại trên màng, trong khi lithium và axit được thải qua các lỗ của màng.

Hiện nay, màng NF được sử dụng trong các thiết bị loại bỏ thuốc trừ sâu và các chất khác khỏi nước sông và nước ngầm. Đây là lần đầu tiên màng NF được áp dụng để thu hồi lithium. Màng NF thông thường rất nhạy cảm với axit, nhưng bằng cách sửa đổi cấu trúc của màng, Toray đã tăng khả năng kháng axit và giúp việc tách các vật liệu pin trở nên dễ dàng hơn.

Ở giai đoạn phát triển hiện tại, tỷ lệ thu hồi lithium được xác nhận là trên 90%, một trong những tỷ lệ cao nhất trên thế giới. Toray đặt mục tiêu đạt được độ tinh khiết lithium từ 99,5% trở lên, cao hơn so với các công ty khác.

Công ty tin rằng họ có lợi thế về cạnh tranh chi phí nhờ độ tinh khiết và tỷ lệ thu hồi cao. Toray kỳ vọng tỷ lệ thu hồi là hơn 80% ở giai đoạn sử dụng thực tế. Mục tiêu của công ty là thương mại hóa công nghệ này vào năm tài chính kết thúc vào tháng 3/2028.

Thiết bị thử nghiệm công nghệ sẽ được lắp đặt tại một nhà máy ở tỉnh Shiga trong khoảng thời gian từ năm tài chính 2024 - 2025 để xác minh độ an toàn, chi phí và các vấn đề khác. Ở giai đoạn thực tế, công ty sẽ xem xét mô hình kinh doanh bán vật liệu màng cho các công ty tái chế pin.

Không chỉ có Toray, JX Nippon Mining & Metals cũng đang phát triển công nghệ thu hồi lithium bằng cách tách chất cần chiết xuất khỏi chất lỏng vật liệu pin. Công ty đã đạt được tỷ lệ thu hồi lithium là 70% trong giai đoạn thử nghiệm và sẽ mở rộng thiết bị thử nghiệm hướng tới tỷ lệ trên 80%.

Mitsubishi Materials và DOWA Holdings cũng đang nghiên cứu công nghệ tái sử dụng bằng cách chiết xuất lithium từ chất lỏng. Tỷ lệ thu hồi hiện tại không được tiết lộ, nhưng công ty đặt mục tiêu đạt 80% trong trung và dài hạn.

Xu hướng tái sử dụng các nguồn tài nguyên như kim loại hiếm, đất hiếm đang phát triển trên toàn thế giới do nhu cầu ngày càng tăng từ các thiết bị kỹ thuật số. Việc đảm bảo pin cũng như vật liệu sản xuất pin ngày càng trở nên quan trọng.

Liên minh châu Âu (EU) đã giới thiệu một hệ thống mới để tái chế tài nguyên từ pin đã qua sử dụng, yêu cầu các nhà sản xuất pin và các công ty khác phải thu hồi ít nhất 80% lượng lithium vào năm 2031. Các chính sách và hệ thống theo mô hình EU dự kiến cũng sẽ lan rộng trên toàn cầu.