Een van die probleme met herwinning is dat die koste van die materiaal self laag is, en die herwinningsproses is nie goedkoop nie. ’n Nuwe tegnologie hoop om die herwinning van litiumbatterye ’n hupstoot te gee deur koste verder te verminder en ekovriendelike bestanddele te gebruik.

’n Nuwe behandelingstegniek kan gebruikte katodemateriaal na sy oorspronklike toestand terugbring, wat herwinningskoste verder verlaag. Die tegnologie is ontwikkel deur nano-ingenieurs aan die Universiteit van Kalifornië, San Diego, en is meer omgewingsvriendelik as metodes wat tans gebruik word. Dit gebruik groener grondstowwe, verminder energieverbruik met 80 tot 90 persent, en verminder kweekhuisgasvrystellings met 75 persent.

Die navorsers gee besonderhede oor hul werk in ‘n referaat wat 12 November in Joule gepubliseer is.

Hierdie tegniek is veral ideaal vir katodes gemaak van litiumysterfosfaat (LFP). LFP-katodebatterye is goedkoper as ander litiumbatterye omdat hulle nie edelmetale soos kobalt of nikkel gebruik nie. LFP-batterye is ook duursaamer en veiliger. Hulle word wyd gebruik in elektriese gereedskap, elektriese busse en kragnetwerke. Die Tesla Model 3 gebruik ook LFP-batterye.

“As hierdie voordele in ag geneem word, sal LFP-batterye ‘n mededingende voordeel bo ander litiumbatterye op die mark hê,” sê Zheng Chen, ‘n professor in nano-ingenieurswese aan die Universiteit van Kalifornië, San Diego.

Is daar enige probleem? “Dit is nie koste-effektief om hierdie batterye te herwin nie.” “Dit het dieselfde dilemma as plastiek – die materiaal self is goedkoop, maar die manier om dit te herwin is nie goedkoop nie,” het Chen gesê.

Nuwe herwinningstegnologie wat deur Chen en sy span ontwikkel is, kan hierdie koste verminder. Die tegnologie werk teen lae temperature (60 tot 80 grade Celsius) en omgewingsdruk, dus verbruik dit minder elektrisiteit as ander metodes. Boonop is die chemikalieë wat dit gebruik, soos litium, stikstof, water en sitroensuur, goedkoop en sag.

“Die hele herwinningsproses word onder baie veilige toestande uitgevoer, so ons het geen spesiale veiligheidsmaatreëls of spesiale toerusting nodig nie,” sê Pan Xu, die studie se hoofskrywer en ‘n nadoktorale navorser in Chen se laboratorium. Dit is hoekom ons batteryherwinningskoste laag is. ”

Eerstens het die navorsers LFP-batterye herwin totdat hulle die helfte van hul bergingskapasiteit verloor het. Hulle het toe die battery uitmekaar gehaal, sy katodepoeier versamel en dit in ‘n oplossing van litiumsoute en sitroensuur geweek. Vervolgens het hulle die oplossing met water gewas en die poeier toegelaat om droog te word voordat dit verhit word.

Die navorsers het die poeier gebruik om nuwe katodes te maak, wat in Button-selle en sakkieselle getoets is. Die elektrochemiese werkverrigting, chemiese samestelling en struktuur daarvan word heeltemal na die oorspronklike toestand herstel.

Soos die battery steeds herwin word, ondergaan die katode twee belangrike strukturele veranderinge wat sy werkverrigting verminder. Die eerste is die verlies van litiumione, wat leemtes in die katodestruktuur vorm. Tweedens het ‘n ander strukturele verandering plaasgevind toe die yster- en litiumione in die kristalstruktuur plekke uitgeruil het. Sodra dit gebeur, kan die ione nie maklik terugskakel nie, so die litiumione sit vas en kan nie deur die battery beweeg nie.

Die behandelingsmetode wat in hierdie studie voorgestel word, vul eerstens litiumione aan, sodat ysterione en litiumione maklik na hul oorspronklike posisies teruggeskakel kan word en sodoende die katodestruktuur herstel. Die tweede stap is om sitroensuur te gebruik, wat as ‘n reduseermiddel dien om elektrone aan ‘n ander stof te skenk. Dit dra elektrone oor na die ysterione, wat hul positiewe lading verminder. Dit minimaliseer elektronafstoting en verhoed dat die ysterione terugkeer na hul oorspronklike posisies in die kristalstruktuur, terwyl litiumione terug in die siklus vrygestel word.

Terwyl die algehele energieverbruik van die herwinningsproses laag is, sê die navorsers verdere navorsing is nodig oor die logistiek van die versameling, vervoer en wegdoen van groot hoeveelhede batterye.

“Die volgende uitdaging is om uit te vind hoe om hierdie logistieke prosesse te optimaliseer.” “Dit sal ons herwinningstegnologie ‘n stap nader bring aan industriële toepassing,” het Chen gesê.