റീസൈക്കിൾ ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ബുദ്ധിമുട്ടുകളിലൊന്ന്, മെറ്റീരിയലിന്റെ വില തന്നെ കുറവാണ്, റീസൈക്ലിംഗ് പ്രക്രിയ വിലകുറഞ്ഞതല്ല എന്നതാണ്. ചെലവ് കുറച്ചും പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദ ചേരുവകൾ ഉപയോഗിച്ചും ലിഥിയം ബാറ്ററികളുടെ പുനരുപയോഗം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഒരു പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യ പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.

ഒരു പുതിയ ചികിത്സാ രീതിക്ക് ഉപയോഗിച്ച കാഥോഡ് മെറ്റീരിയലിനെ അതിന്റെ യഥാർത്ഥ അവസ്ഥയിലേക്ക് തിരികെ കൊണ്ടുവരാൻ കഴിയും, ഇത് റീസൈക്ലിംഗ് ചെലവ് കൂടുതൽ കുറയ്ക്കുന്നു. സാൻ ഡീഗോയിലെ കാലിഫോർണിയ സർവകലാശാലയിലെ നാനോ എഞ്ചിനീയർമാർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ നിലവിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതികളേക്കാൾ പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദമാണ്. ഇത് പച്ചയായ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം 80 മുതൽ 90 ശതമാനം വരെ കുറയ്ക്കുന്നു, ഹരിതഗൃഹ വാതക ഉദ്വമനം 75 ശതമാനം കുറയ്ക്കുന്നു.

നവംബർ 12-ന് ജൂളിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഒരു പ്രബന്ധത്തിൽ ഗവേഷകർ അവരുടെ പ്രവർത്തനങ്ങളെ വിശദമായി വിവരിക്കുന്നു.

ലിഥിയം ഇരുമ്പ് ഫോസ്ഫേറ്റ് (LFP) കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച കാഥോഡുകൾക്ക് ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ പ്രത്യേകിച്ചും അനുയോജ്യമാണ്. LFP കാഥോഡ് ബാറ്ററികൾ മറ്റ് ലിഥിയം ബാറ്ററികളേക്കാൾ വിലകുറഞ്ഞതാണ്, കാരണം അവ കൊബാൾട്ട് അല്ലെങ്കിൽ നിക്കൽ പോലുള്ള വിലയേറിയ ലോഹങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കാറില്ല. LFP ബാറ്ററികൾ കൂടുതൽ മോടിയുള്ളതും സുരക്ഷിതവുമാണ്. പവർ ടൂളുകൾ, ഇലക്ട്രിക് ബസുകൾ, പവർ ഗ്രിഡുകൾ എന്നിവയിൽ അവ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ടെസ്‌ല മോഡൽ 3 ലും LFP ബാറ്ററികൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

“ഈ ഗുണങ്ങൾ കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, വിപണിയിലെ മറ്റ് ലിഥിയം ബാറ്ററികളേക്കാൾ എൽഎഫ്‌പി ബാറ്ററികൾക്ക് മത്സരാധിഷ്ഠിത നേട്ടമുണ്ടാകും,” സാൻ ഡീഗോയിലെ കാലിഫോർണിയ സർവകലാശാലയിലെ നാനോ എഞ്ചിനീയറിംഗ് പ്രൊഫസറായ ഷെങ് ചെൻ പറഞ്ഞു.

അവിടെ എന്തെങ്കിലും പ്രശ്നമുണ്ടോ? “ഈ ബാറ്ററികൾ റീസൈക്കിൾ ചെയ്യുന്നത് ലാഭകരമല്ല.” “ഇത് പ്ലാസ്റ്റിക്കിന്റെ അതേ പ്രതിസന്ധിയെ അഭിമുഖീകരിക്കുന്നു – മെറ്റീരിയൽ തന്നെ വിലകുറഞ്ഞതാണ്, പക്ഷേ അത് റീസൈക്കിൾ ചെയ്യാനുള്ള വഴി വിലകുറഞ്ഞതല്ല,” ചെൻ പറഞ്ഞു.

ചെനും സംഘവും വികസിപ്പിച്ച പുതിയ റീസൈക്ലിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഈ ചെലവുകൾ കുറയ്ക്കും. കുറഞ്ഞ താപനിലയിലും (60 മുതൽ 80 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ് വരെ) അന്തരീക്ഷ മർദ്ദത്തിലും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ പ്രവർത്തിക്കുന്നു, അതിനാൽ മറ്റ് രീതികളേക്കാൾ കുറഞ്ഞ വൈദ്യുതിയാണ് ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. കൂടാതെ, ലിഥിയം, നൈട്രജൻ, വെള്ളം, സിട്രിക് ആസിഡ് തുടങ്ങിയ രാസവസ്തുക്കൾ വിലകുറഞ്ഞതും സൗമ്യവുമാണ്.

“മുഴുവൻ പുനരുപയോഗ പ്രക്രിയയും വളരെ സുരക്ഷിതമായ സാഹചര്യത്തിലാണ് നടക്കുന്നത്, അതിനാൽ ഞങ്ങൾക്ക് പ്രത്യേക സുരക്ഷാ നടപടികളോ പ്രത്യേക ഉപകരണങ്ങളോ ആവശ്യമില്ല,” പഠനത്തിന്റെ പ്രധാന രചയിതാവും ചെൻ ലാബിലെ പോസ്റ്റ്ഡോക്ടറൽ ഗവേഷകനുമായ പാൻ സൂ പറഞ്ഞു. അതുകൊണ്ടാണ് ഞങ്ങളുടെ ബാറ്ററി റീസൈക്ലിംഗ് ചെലവ് കുറവാണ്. ”

ആദ്യം, ഗവേഷകർ LFP ബാറ്ററികൾ അവയുടെ സംഭരണ ​​ശേഷിയുടെ പകുതി നഷ്ടപ്പെടുന്നതുവരെ റീസൈക്കിൾ ചെയ്തു. അവർ പിന്നീട് ബാറ്ററി ഡിസ്അസംബ്ലിംഗ് ചെയ്യുകയും അതിന്റെ കാഥോഡ് പൊടി ശേഖരിക്കുകയും ലിഥിയം ലവണങ്ങൾ, സിട്രിക് ആസിഡ് എന്നിവയുടെ ലായനിയിൽ മുക്കിവയ്ക്കുകയും ചെയ്തു. അടുത്തതായി, അവർ വെള്ളം ഉപയോഗിച്ച് ലായനി കഴുകി, ചൂടാക്കുന്നതിന് മുമ്പ് പൊടി ഉണങ്ങാൻ അനുവദിച്ചു.

പുതിയ കാഥോഡുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഗവേഷകർ പൊടി ഉപയോഗിച്ചു, ഇത് ബട്ടൺ സെല്ലുകളിലും പൗച്ച് സെല്ലുകളിലും പരീക്ഷിച്ചു. അതിന്റെ ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പെർഫോമൻസ്, കെമിക്കൽ കോമ്പോസിഷൻ, ഘടന എന്നിവ പൂർണ്ണമായും യഥാർത്ഥ അവസ്ഥയിലേക്ക് പുനഃസ്ഥാപിക്കുന്നു.

ബാറ്ററി റീസൈക്കിൾ ചെയ്യുന്നത് തുടരുമ്പോൾ, കാഥോഡ് രണ്ട് പ്രധാന ഘടനാപരമായ മാറ്റങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകുന്നു, അത് അതിന്റെ പ്രകടനം കുറയ്ക്കുന്നു. കാഥോഡ് ഘടനയിൽ ശൂന്യത ഉണ്ടാക്കുന്ന ലിഥിയം അയോണുകളുടെ നഷ്ടമാണ് ആദ്യത്തേത്. രണ്ടാമതായി, ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയിലെ ഇരുമ്പ്, ലിഥിയം അയോണുകൾ സ്ഥലങ്ങൾ കൈമാറ്റം ചെയ്യുമ്പോൾ മറ്റൊരു ഘടനാപരമായ മാറ്റം സംഭവിച്ചു. അത് സംഭവിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, അയോണുകൾക്ക് എളുപ്പത്തിൽ തിരികെ മാറാൻ കഴിയില്ല, അതിനാൽ ലിഥിയം അയോണുകൾ കുടുങ്ങുകയും ബാറ്ററിയിലൂടെ സൈക്കിൾ ചെയ്യാനും കഴിയില്ല.

ഈ പഠനത്തിൽ നിർദ്ദേശിച്ചിരിക്കുന്ന ചികിത്സാ രീതി ആദ്യം ലിഥിയം അയോണുകൾ നിറയ്ക്കുന്നു, അതുവഴി ഇരുമ്പ് അയോണുകളും ലിഥിയം അയോണുകളും അവയുടെ യഥാർത്ഥ സ്ഥാനങ്ങളിലേക്ക് എളുപ്പത്തിൽ മാറാനും അതുവഴി കാഥോഡ് ഘടന പുനഃസ്ഥാപിക്കാനും കഴിയും. മറ്റൊരു പദാർത്ഥത്തിലേക്ക് ഇലക്ട്രോണുകൾ ദാനം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഒരു കുറയ്ക്കുന്ന ഏജന്റായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന സിട്രിക് ആസിഡ് ഉപയോഗിക്കുക എന്നതാണ് രണ്ടാമത്തെ ഘട്ടം. ഇത് ഇലക്ട്രോണുകളെ ഇരുമ്പ് അയോണുകളിലേക്ക് മാറ്റുകയും അവയുടെ പോസിറ്റീവ് ചാർജ് കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് ഇലക്ട്രോൺ വികർഷണം കുറയ്ക്കുകയും ഇരുമ്പ് അയോണുകൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനയിൽ അവയുടെ യഥാർത്ഥ സ്ഥാനങ്ങളിലേക്ക് മടങ്ങുന്നത് തടയുകയും ചെയ്യുന്നു, അതേസമയം ലിഥിയം അയോണുകളെ സൈക്കിളിലേക്ക് തിരികെ വിടുന്നു.

റീസൈക്ലിംഗ് പ്രക്രിയയുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം കുറവാണെങ്കിലും, വലിയ അളവിലുള്ള ബാറ്ററികൾ ശേഖരിക്കുന്നതിനും കൊണ്ടുപോകുന്നതിനും നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുമുള്ള ലോജിസ്റ്റിക്സിനെ കുറിച്ച് കൂടുതൽ ഗവേഷണം ആവശ്യമാണെന്ന് ഗവേഷകർ പറയുന്നു.

“ഈ ലോജിസ്റ്റിക്കൽ പ്രക്രിയകൾ എങ്ങനെ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാമെന്ന് കണ്ടുപിടിക്കുക എന്നതാണ് അടുത്ത വെല്ലുവിളി.” “ഇത് ഞങ്ങളുടെ റീസൈക്ലിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയെ വ്യാവസായിക ആപ്ലിക്കേഷനിലേക്ക് ഒരു പടി അടുപ്പിക്കും,” ചെൻ പറഞ്ഞു.