Təkrar emal ilə bağlı çətinliklərdən biri materialın özünün dəyərinin aşağı olması və təkrar emal prosesinin ucuz olmamasıdır. Yeni texnologiya, xərcləri daha da azaltmaqla və ekoloji cəhətdən təmiz inqrediyentlərdən istifadə etməklə litium batareyalarının təkrar emalını artırmağa ümid edir.

Yeni bir müalicə üsulu istifadə edilmiş katod materialını orijinal vəziyyətinə qaytara bilər və təkrar emal xərclərini daha da azalda bilər. San Dieqo Kaliforniya Universitetində nanomühəndislər tərəfindən hazırlanmış texnologiya hazırda istifadə edilən üsullardan daha ekoloji cəhətdən təmizdir. Daha yaşıl xammaldan istifadə edir, enerji istehlakını 80-90 faiz azaldır və istixana qazı emissiyalarını 75 faiz azaldır.

Tədqiqatçılar işlərini noyabrın 12-də Joule-də dərc olunan məqalədə ətraflı təsvir edirlər.

Bu texnika xüsusilə litium dəmir fosfatdan (LFP) hazırlanmış katodlar üçün idealdır. LFP katod batareyaları digər litium batareyalardan daha ucuzdur, çünki onlar kobalt və ya nikel kimi qiymətli metallardan istifadə etmirlər. LFP batareyaları da daha davamlı və təhlükəsizdir. Onlar elektrik alətlərində, elektrik avtobuslarında və elektrik şəbəkələrində geniş istifadə olunur. Tesla Model 3 də LFP batareyalarından istifadə edir.

San Dieqodakı Kaliforniya Universitetinin nanoemühəndislik professoru Zheng Chen, “Bu üstünlükləri nəzərə alaraq, LFP batareyaları bazardakı digər litium batareyaları ilə müqayisədə rəqabət üstünlüyünə sahib olacaq” dedi.

Problem var? “Bu batareyaları təkrar emal etmək sərfəli deyil.” “O, plastiklə eyni dilemma ilə üzləşir – materialın özü ucuzdur, lakin onu təkrar emal etmək ucuz deyil” dedi Chen.

Çen və komandası tərəfindən hazırlanmış yeni təkrar emal texnologiyaları bu xərcləri azalda bilər. Texnologiya aşağı temperaturda (60-80 dərəcə Selsi) və ətraf mühit təzyiqində işləyir, ona görə də digər üsullarla müqayisədə daha az elektrik enerjisi sərf edir. Üstəlik, litium, azot, su və limon turşusu kimi istifadə etdiyi kimyəvi maddələr ucuz və yumşaqdır.

“Bütün təkrar emal prosesi çox təhlükəsiz şəraitdə həyata keçirilir, ona görə də bizim heç bir xüsusi təhlükəsizlik tədbirinə və ya xüsusi avadanlıqa ehtiyacımız yoxdur” dedi tədqiqatın aparıcı müəllifi və Chen laboratoriyasında doktorluqdan sonrakı tədqiqatçı Pan Xu. Buna görə batareyanın təkrar emal xərclərimiz aşağıdır. ”

Birincisi, tədqiqatçılar LFP batareyalarını saxlama qabiliyyətinin yarısını itirənə qədər təkrar emal etdilər. Sonra akkumulyatoru sökdülər, onun katod tozunu topladılar və litium duzları və limon turşusunun məhlulunda isladıblar. Sonra məhlulu su ilə yudular və qızdırmazdan əvvəl tozun qurumasına icazə verdilər.

Tədqiqatçılar bu tozdan Düymə hüceyrələrində və çanta hüceyrələrində sınaqdan keçirilmiş yeni katodlar hazırlamaq üçün istifadə ediblər. Onun elektrokimyəvi göstəriciləri, kimyəvi tərkibi və strukturu tamamilə orijinal vəziyyətinə qaytarılır.

Batareya təkrar emal olunmağa davam etdikcə, katod performansını azaldan iki mühüm struktur dəyişikliyinə məruz qalır. Birincisi, katod strukturunda boşluqlar meydana gətirən litium ionlarının itirilməsidir. İkincisi, kristal quruluşdakı dəmir və litium ionlarının yer dəyişdirməsi zamanı başqa bir struktur dəyişikliyi baş verdi. Bu baş verdikdən sonra ionlar asanlıqla geri qayıda bilmir, buna görə də litium ionları ilişib qalır və batareyada dövrə vura bilmir.

Bu işdə təklif olunan müalicə üsulu ilk növbədə litium ionlarını doldurur, beləliklə, dəmir ionları və litium ionları asanlıqla orijinal vəziyyətlərinə qaytarıla bilər və bununla da katod strukturu bərpa olunur. İkinci addım elektronları başqa bir maddəyə vermək üçün azaldıcı agent kimi çıxış edən limon turşusundan istifadə etməkdir. Elektronları dəmir ionlarına ötürür, onların müsbət yükünü azaldır. Bu, elektron itələnməsini minimuma endirir və litium ionlarını dövrəyə geri buraxarkən, dəmir ionlarının kristal quruluşdakı orijinal mövqelərinə qayıtmasının qarşısını alır.

Təkrar emal prosesinin ümumi enerji istehlakı aşağı olsa da, tədqiqatçılar böyük miqdarda akkumulyatorların toplanması, daşınması və utilizasiyasının logistikasına dair əlavə araşdırmalara ehtiyac olduğunu deyirlər.

“Növbəti problem bu logistik prosesləri necə optimallaşdıracağını anlamaqdır.” “Bu, təkrar emal texnologiyamızı sənaye tətbiqinə bir addım daha yaxınlaşdıracaq” dedi Çen.