Кайра иштетүүдөгү кыйынчылыктардын бири материалдын өзүнүн баасынын төмөндүгүндө жана кайра иштетүү процессинин арзан эместигинде. Жаңы технология чыгашаларды андан ары кыскартуу жана экологиялык таза ингредиенттерди колдонуу аркылуу литий батареяларын кайра иштетүүнү күчөтүүгө үмүттөнөт.

Жаңы тазалоо ыкмасы колдонулган катод материалын баштапкы абалына кайтарып, кайра иштетүүгө кеткен чыгымдарды андан ары азайтат. Сан-Диегодогу Калифорния университетинин наноинженерлери тарабынан иштелип чыккан технология учурда колдонулуп жаткан ыкмаларга караганда экологиялык жактан таза. Ал жашыл чийки заттарды колдонот, энергияны керектөөнү 80-90 пайызга, парник газдарынын эмиссиясын 75 пайызга азайтат.

Изилдөөчүлөр 12-ноябрда Джоулда жарыяланган макалада алардын иштерин кеңири баяндашат.

Бул ыкма өзгөчө литий темир фосфатынан (LFP) жасалган катоддор үчүн идеалдуу. LFP катод батареялары башка литий батареяларына караганда арзаныраак, анткени алар кобальт же никель сыяктуу баалуу металлдарды колдонушпайт. LFP батареялары дагы бышык жана коопсуз. Алар электр шаймандарында, электр автобустарында жана электр тармактарында кеңири колдонулат. Tesla Model 3 да LFP батарейкаларын колдонот.

“Бул артыкчылыктарды эске алганда, LFP батарейкалары рыноктогу башка литий батарейкаларына караганда атаандаштык артыкчылыкка ээ болот” деди Чжэн Чен, Калифорния университетинин наноинженердик профессору, Сан-Диего.

кандайдыр бир көйгөй барбы? “Бул батареяларды кайра иштетүү үнөмдүү эмес.” “Бул пластмассадай эле дилеммага туш болот – материалдын өзү арзан, бирок аны кайра иштетүүнүн жолу арзан эмес” деди Чен.

Чен жана анын командасы тарабынан иштелип чыккан жаңы кайра иштетүү технологиялары бул чыгымдарды азайтышы мүмкүн. Технология төмөнкү температурада (60тан 80 градуска чейин) жана айлана-чөйрөнүн басымында иштейт, ошондуктан башка ыкмаларга караганда электр энергиясын аз сарптайт. Мындан тышкары, литий, азот, суу жана лимон кислотасы сыяктуу ал колдонгон химиялык заттар арзан жана жумшак.

“Бардык кайра иштетүү процесси өтө коопсуз шарттарда ишке ашат, андыктан бизге атайын коопсуздук чаралары же атайын жабдуулардын кереги жок” деди изилдөөнүн башкы автору жана Чендин лабораториясында пост-докторлук изилдөөчү Пан Сю. Мына ошондуктан биздин аккумуляторду кайра иштетүүгө кеткен чыгымыбыз аз. ”

Биринчиден, изилдөөчүлөр LFP батарейкаларын сактоо сыйымдуулугунун жарымын жоготмоюнча кайра иштетишкен. Андан кийин алар аккумуляторду ажыратып, анын катод порошокторун чогултуп, литий туздарынын жана лимон кислотасынын эритмесинде чылап коюшкан. Андан кийин алар эритмени суу менен жууп, порошокту ысытуудан мурун кургатууга уруксат беришти.

Окумуштуулар бул порошокту жаңы катоддорду жасоо үчүн колдонушкан, алар Button клеткаларында жана кап клеткаларында сыналган. Анын электрохимиялык көрсөткүчтөрү, химиялык курамы жана түзүлүшү толугу менен баштапкы абалына келтирилген.

Батарея кайра иштетиле баштаганда, катод эки маанилүү структуралык өзгөрүүлөргө дуушар болот, бул анын иштешин азайтат. Биринчиси, катод структурасында боштуктарды пайда кылган литий иондорун жоготуу. Экинчиден, кристаллдык түзүлүштөгү темир жана литий иондору орун алмашканда дагы бир структуралык өзгөрүү болгон. Андай болгондон кийин, иондор оңой эле кайра өзгөрө албайт, андыктан литий иондору тыгылып калат жана батарейканы айланта албайт.

Бул изилдөөдө сунушталган дарылоо ыкмасы биринчи кезекте литий иондорун толуктайт, андыктан темир иондору жана литий иондору баштапкы абалына оңой которулат, ошону менен катод структурасын калыбына келтирет. Экинчи кадам электрондорду башка затка берүү үчүн калыбына келтирүүчү агенттин ролун аткарган лимон кислотасын колдонуу. Ал темир иондоруна электрондорду өткөрүп, алардын оң зарядын азайтат. Бул электрондордун түртүлүшүн азайтат жана литий иондорун циклге кайра бошотуп жатканда, темир иондорунун кристаллдык түзүлүштөгү баштапкы абалына кайтып келишине жол бербейт.

Кайра иштетүү процессинин жалпы энергия керектөөсү төмөн болгону менен, изилдөөчүлөр чоң көлөмдөгү батареяларды чогултуу, ташуу жана утилдештирүүнүн логистикасы боюнча мындан аркы изилдөөлөр зарыл деп айтышат.

“Кийинки маселе – бул логистикалык процесстерди кантип оптималдаштырууну аныктоо.” “Бул биздин кайра иштетүү технологиябызды өнөр жайлык колдонууга бир кадам жакындатат” деди Чен.