Ee vun de Schwieregkeeten mam Recycling ass datt d’Käschte vum Material selwer niddereg sinn, an de Recyclingprozess ass net bëlleg. Eng nei Technologie hofft d’Recycling vu Lithium Batterien ze stäerken andeems d’Käschte weider reduzéiert ginn an ëmweltfrëndlech Zutaten benotzt.

Eng nei Behandlungstechnik kann benotzte Kathodematerial an hiren ursprénglechen Zoustand zréckginn, wat d’Recyclingskäschte weider reduzéiert. Entwéckelt vun Nanoingenieuren op der University of California, San Diego, ass d’Technologie méi ëmweltfrëndlech wéi d’Methoden déi aktuell benotzt ginn. Et benotzt méi gréng Matière première, reduzéiert den Energieverbrauch ëm 80 bis 90 Prozent, a reduzéiert Treibhausgasemissiounen ëm 75 Prozent.

D’Fuerscher detailléiert hir Aarbecht an engem Pabeier publizéiert November 12 an Joule.

Dës Technik ass besonnesch ideal fir Kathoden aus Lithium Eisenphosphat (LFP). LFP Kathode Batterien si méi bëlleg wéi aner Lithium Batterien well se keng Edelmetaller wéi Kobalt oder Néckel benotzen. LFP Batterien sinn och méi haltbar a méi sécher. Si gi wäit an Kraaftinstrumenter, elektresche Bussen a Stroumnetz benotzt. Den Tesla Model 3 benotzt och LFP Batterien.

“Denne Virdeeler berécksiichtegt, wäerten d’LFP-Batterien e kompetitive Virdeel iwwer aner Lithium-Batterien um Maart hunn”, sot den Zheng Chen, e Professer fir Nano-Engineering op der University of California, San Diego.

Gëtt et e Problem? “Et ass net rentabel dës Batterien ze recycléieren.” “Et steet mam selwechten Dilemma wéi Plastik – d’Material selwer ass bëlleg, awer de Wee fir et ze recycléieren ass net bëlleg”, sot Chen.

Nei Recyclingstechnologien entwéckelt vum Chen a sengem Team kéinten dës Käschten reduzéieren. D’Technologie schafft bei niddregen Temperaturen (60 bis 80 Grad Celsius) an Ëmfelddrock, sou datt se manner Stroum verbraucht wéi aner Methoden. Plus, d’Chemikalien déi se benotzt, wéi Lithium, Stickstoff, Waasser a Zitrounesaier, si bëlleg a mëll.

“De ganze Recyclingsprozess gëtt ënner ganz séchere Bedéngungen duerchgefouert, also brauche mir keng speziell Sécherheetsmoossnamen oder speziell Ausrüstung”, sot de Pan Xu, de Lead Autor vun der Studie an e Postdoctoral Fuerscher am Chen sengem Labo. Dofir sinn eis Batterieverwäertungskäschte niddereg. ”

Als éischt hunn d’Fuerscher LFP-Batterien recycléiert bis se d’Halschent vun hirer Späicherkapazitéit verluer hunn. Si hunn dunn d’Batterie ofgebaut, säi Kathodepudder gesammelt an et an enger Léisung vu Lithiumsalze a Zitrounesaier ofgedeckt. Duerno hunn se d’Léisung mat Waasser gewascht an hunn de Pulver erlaabt ze trocken ier se erhëtzt.

D’Fuerscher hunn de Pudder benotzt fir nei Kathoden ze maachen, déi a Buttonzellen a Pouchzellen getest goufen. Seng elektrochemesch Leeschtung, chemesch Zesummesetzung a Struktur si komplett an den ursprénglechen Zoustand restauréiert.

Wéi d’Batterie weider recycléiert gëtt, mécht d’Kathode zwee wichteg strukturell Ännerungen, déi hir Leeschtung reduzéieren. Déi éischt ass de Verloscht vu Lithium-Ionen, déi Voids an der Kathodestruktur bilden. Zweetens ass eng aner strukturell Ännerung geschitt wann d’Eisen a Lithiumionen an der Kristallstruktur Plazen austauschen. Wann dat geschitt ass, kënnen d’Ionen net einfach zréckschalten, sou datt d’Lithiumionen hänke bleiwen a kënnen net duerch d’Batterie fueren.

D’Behandlungsmethod, déi an dëser Etude proposéiert gëtt, erfëllt als éischt d’Lithiumionen, sou datt Eisenionen a Lithiumionen einfach op hir ursprénglech Positiounen zréckgeschalt kënne ginn, an domat d’Kathodestruktur restauréiert. Den zweete Schrëtt ass d’Zitrounesaier ze benotzen, déi als Reduktiounsmëttel wierkt fir Elektronen un eng aner Substanz ze spenden. Et transferéiert Elektronen un d’Eisenionen, reduzéiert hir positiv Ladung. Dëst miniméiert d’Elektronenrepulsioun a verhënnert datt d’Eisenionen op hir ursprénglech Positiounen an der Kristallstruktur zréckkommen, wärend Lithiumionen zréck an den Zyklus entlooss ginn.

Wärend de gesamten Energieverbrauch vum Recyclingsprozess niddereg ass, soen d’Fuerscher datt weider Fuerschung iwwer d’Logistik gebraucht gëtt fir grouss Quantitéite Batterien ze sammelen, ze transportéieren an ze entsuergen.

“Déi nächst Erausfuerderung ass erauszefannen wéi dës logistesch Prozesser ze optimiséieren.” “Dëst bréngt eis Recyclingstechnologie ee Schrëtt méi no bei der industrieller Applikatioun”, sot Chen.