રિસાયક્લિંગમાં એક મુશ્કેલી એ છે કે સામગ્રીની કિંમત પોતે ઓછી છે, અને રિસાયક્લિંગ પ્રક્રિયા સસ્તી નથી. નવી ટેકનોલોજી ખર્ચમાં વધુ ઘટાડો કરીને અને ઇકો-ફ્રેન્ડલી ઘટકોનો ઉપયોગ કરીને લિથિયમ બેટરીના રિસાયક્લિંગને પ્રોત્સાહન આપવાની આશા રાખે છે.

નવી સારવાર તકનીક વપરાયેલી કેથોડ સામગ્રીને તેની મૂળ સ્થિતિમાં પરત કરી શકે છે, રિસાયક્લિંગ ખર્ચને વધુ ઘટાડી શકે છે. યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, સાન ડિએગો ખાતે નેનોએન્જિનિયર્સ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલી આ ટેકનોલોજી હાલમાં ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિઓ કરતાં વધુ પર્યાવરણને અનુકૂળ છે. તે હરિયાળા કાચા માલનો ઉપયોગ કરે છે, ઉર્જાનો વપરાશ 80 થી 90 ટકા ઘટાડે છે અને ગ્રીનહાઉસ ગેસ ઉત્સર્જન 75 ટકા ઘટાડે છે.

સંશોધકોએ 12 નવેમ્બરે જૌલમાં પ્રકાશિત થયેલા પેપરમાં તેમના કામની વિગતો આપી છે.

આ તકનીક ખાસ કરીને લિથિયમ આયર્ન ફોસ્ફેટ (LFP) ના બનેલા કેથોડ્સ માટે આદર્શ છે. એલએફપી કેથોડ બેટરી અન્ય લિથિયમ બેટરીઓ કરતાં સસ્તી છે કારણ કે તે કોબાલ્ટ અથવા નિકલ જેવી કિંમતી ધાતુઓનો ઉપયોગ કરતી નથી. LFP બેટરીઓ પણ વધુ ટકાઉ અને સુરક્ષિત છે. તેઓ પાવર ટૂલ્સ, ઇલેક્ટ્રિક બસો અને પાવર ગ્રીડમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. ટેસ્લા મોડલ 3 પણ LFP બેટરીનો ઉપયોગ કરે છે.

કેલિફોર્નિયા યુનિવર્સિટી, સાન ડિએગો ખાતે નેનોએન્જિનિયરિંગના પ્રોફેસર ઝેંગ ચેને જણાવ્યું હતું કે, “આ ફાયદાઓને ધ્યાનમાં રાખીને, LFP બેટરીને બજારમાં અન્ય લિથિયમ બેટરીઓ કરતાં સ્પર્ધાત્મક ફાયદો થશે.”

શું કોઈ સમસ્યા છે? “આ બેટરીઓને રિસાયકલ કરવી ખર્ચ-અસરકારક નથી.” “તે પ્લાસ્ટિક જેવી જ મૂંઝવણનો સામનો કરે છે – સામગ્રી પોતે સસ્તી છે, પરંતુ તેને રિસાયકલ કરવાની રીત સસ્તી નથી,” ચેને કહ્યું.

ચેન અને તેની ટીમ દ્વારા વિકસિત નવી રિસાયક્લિંગ ટેક્નોલોજીઓ આ ખર્ચ ઘટાડી શકે છે. ટેક્નોલોજી નીચા તાપમાન (60 થી 80 ડિગ્રી સેલ્સિયસ) અને આસપાસના દબાણ પર કામ કરે છે, તેથી તે અન્ય પદ્ધતિઓ કરતાં ઓછી વીજળી વાપરે છે. ઉપરાંત, તે જે રસાયણો વાપરે છે, જેમ કે લિથિયમ, નાઇટ્રોજન, પાણી અને સાઇટ્રિક એસિડ, સસ્તા અને હળવા હોય છે.

અભ્યાસના મુખ્ય લેખક અને ચેનની લેબમાં પોસ્ટડોક્ટરલ સંશોધક પાન ઝુએ જણાવ્યું હતું કે, “સમગ્ર રિસાયક્લિંગ પ્રક્રિયા ખૂબ જ સલામત પરિસ્થિતિઓમાં હાથ ધરવામાં આવે છે, તેથી અમને કોઈ ખાસ સલામતીનાં પગલાં અથવા વિશેષ સાધનોની જરૂર નથી.” એટલા માટે અમારી બેટરી રિસાયક્લિંગની કિંમત ઓછી છે. ”

પ્રથમ, સંશોધકોએ LFP બેટરીને રિસાયકલ કરી જ્યાં સુધી તેઓ તેમની અડધી સ્ટોરેજ ક્ષમતા ગુમાવી દે. ત્યારપછી તેઓએ બેટરીને ડિસએસેમ્બલ કરી, તેનો કેથોડ પાવડર એકત્રિત કર્યો અને તેને લિથિયમ ક્ષાર અને સાઇટ્રિક એસિડના દ્રાવણમાં પલાળ્યો. આગળ, તેઓએ સોલ્યુશનને પાણીથી ધોઈ નાખ્યું અને તેને ગરમ કરતા પહેલા પાવડરને સૂકવવા દીધો.

સંશોધકોએ પાવડરનો ઉપયોગ નવા કેથોડ્સ બનાવવા માટે કર્યો હતો, જેનું બટન સેલ અને પાઉચ સેલમાં પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું છે. તેની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કામગીરી, રાસાયણિક રચના અને માળખું સંપૂર્ણપણે મૂળ સ્થિતિમાં પુનઃસ્થાપિત થાય છે.

જેમ જેમ બેટરી રિસાયકલ થતી રહે છે તેમ, કેથોડ બે મહત્વપૂર્ણ માળખાકીય ફેરફારોમાંથી પસાર થાય છે જે તેના પ્રભાવને ઘટાડે છે. પ્રથમ લિથિયમ આયનોની ખોટ છે, જે કેથોડ રચનામાં ખાલીપો બનાવે છે. બીજું, જ્યારે ક્રિસ્ટલ સ્ટ્રક્ચરમાં આયર્ન અને લિથિયમ આયનો સ્થાનો પર વિનિમય કરે ત્યારે અન્ય માળખાકીય ફેરફાર થયો. એકવાર તે થઈ જાય, આયનો સરળતાથી પાછા સ્વિચ કરી શકતા નથી, તેથી લિથિયમ આયનો અટકી જાય છે અને બેટરી દ્વારા ચક્ર કરી શકતા નથી.

આ અભ્યાસમાં સૂચિત સારવાર પદ્ધતિ સૌપ્રથમ લિથિયમ આયનોને ફરીથી ભરે છે, જેથી આયર્ન આયનો અને લિથિયમ આયનો સરળતાથી તેમના મૂળ સ્થાને પાછા ફેરવી શકાય, જેથી કેથોડ માળખું પુનઃસ્થાપિત થાય. બીજું પગલું એ સાઇટ્રિક એસિડનો ઉપયોગ કરવાનું છે, જે અન્ય પદાર્થમાં ઇલેક્ટ્રોનનું દાન કરવા માટે ઘટાડતા એજન્ટ તરીકે કાર્ય કરે છે. તે ઇલેક્ટ્રોનને આયર્ન આયનોમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે, તેમના હકારાત્મક ચાર્જને ઘટાડે છે. આ ઈલેક્ટ્રોન રિસ્પ્લેશનને ઘટાડે છે અને આયર્ન આયનોને સ્ફટિક સ્ટ્રક્ચરમાં તેમની મૂળ સ્થિતિ પર પાછા ફરતા અટકાવે છે, જ્યારે લિથિયમ આયનોને ચક્રમાં પાછા છોડે છે.

જ્યારે રિસાયક્લિંગ પ્રક્રિયાનો એકંદર ઉર્જાનો વપરાશ ઓછો છે, સંશોધકો કહે છે કે મોટી માત્રામાં બેટરીના સંગ્રહ, પરિવહન અને નિકાલની લોજિસ્ટિક્સ પર વધુ સંશોધનની જરૂર છે.

“આગળનો પડકાર આ લોજિસ્ટિકલ પ્રક્રિયાઓને કેવી રીતે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવી તે શોધવાનું છે.” “આ અમારી રિસાયક્લિંગ ટેક્નોલોજીને ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશનની એક પગલું નજીક લાવશે,” ચેને કહ્યું.