रिसाइक्लिंगको साथ कठिनाइहरू मध्ये एक भनेको सामग्रीको लागत आफैंमा कम छ, र रिसाइक्लिंग प्रक्रिया सस्तो छैन। नयाँ प्रविधिले लागत घटाएर र इको-मैत्री सामग्रीहरू प्रयोग गरेर लिथियम ब्याट्रीहरूको रिसाइकललाई बढावा दिने आशा गर्दछ।

नयाँ उपचार प्रविधिले प्रयोग गरिएको क्याथोड सामग्रीलाई यसको मूल अवस्थामा फर्काउन सक्छ, थप रिसाइक्लिंग लागतहरू घटाउन सक्छ। क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, स्यान डिएगोका न्यानो इन्जिनियरहरूद्वारा विकसित गरिएको, यो प्रविधि हाल प्रयोग गरिएका विधिहरूभन्दा वातावरणमैत्री छ। यसले हरियो कच्चा पदार्थ प्रयोग गर्दछ, ऊर्जा खपत 80 देखि 90 प्रतिशतले घटाउँछ, र 75 प्रतिशतले हरितगृह ग्यास उत्सर्जन घटाउँछ।

शोधकर्ताहरूले आफ्नो कामको विवरण नोभेम्बर १२ मा जौलमा प्रकाशित एउटा पेपरमा दिएका छन्।

यो प्रविधि विशेष गरी लिथियम आइरन फास्फेट (LFP) बाट बनेको क्याथोडका लागि उपयुक्त छ। LFP क्याथोड ब्याट्रीहरू अन्य लिथियम ब्याट्रीहरू भन्दा सस्तो हुन्छन् किनभने तिनीहरू बहुमूल्य धातुहरू जस्तै कोबाल्ट वा निकल प्रयोग गर्दैनन्। LFP ब्याट्रीहरू पनि धेरै टिकाउ र सुरक्षित छन्। तिनीहरू पावर उपकरणहरू, इलेक्ट्रिक बसहरू र पावर ग्रिडहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। Tesla Model 3 ले LFP ब्याट्रीहरू पनि प्रयोग गर्दछ।

“यी फाइदाहरूलाई ध्यानमा राख्दै, LFP ब्याट्रीहरूले बजारमा अन्य लिथियम ब्याट्रीहरू भन्दा प्रतिस्पर्धात्मक लाभ पाउनेछन्,” क्यालिफोर्निया विश्वविद्यालय, स्यान डिएगोका नानोइन्जिनियरिङका प्राध्यापक झेङ चेनले भने।

कुनै समस्या छ? “यी ब्याट्रीहरूलाई पुन: प्रयोग गर्न यो लागत-प्रभावी छैन।” “यसले प्लास्टिक जस्तै दुविधाको सामना गर्दछ – सामग्री आफैं सस्तो छ, तर यसलाई पुन: प्रयोग गर्ने तरिका सस्तो छैन,” चेनले भने।

चेन र उनको टोलीले विकास गरेको नयाँ रिसाइक्लिंग प्रविधिहरूले यी लागतहरूलाई कम गर्न सक्छ। प्रविधिले कम तापक्रम (६० देखि ८० डिग्री सेल्सियस) र परिवेशको चापमा काम गर्छ, त्यसैले यसले अन्य विधिहरू भन्दा कम बिजुली खपत गर्छ। साथै, यसले प्रयोग गर्ने रसायनहरू, जस्तै लिथियम, नाइट्रोजन, पानी, र साइट्रिक एसिड, सस्तो र हल्का छन्।

“सम्पूर्ण रिसाइक्लिंग प्रक्रिया धेरै सुरक्षित अवस्थामा गरिन्छ, त्यसैले हामीलाई कुनै विशेष सुरक्षा उपाय वा विशेष उपकरणको आवश्यकता पर्दैन,” अध्ययनका प्रमुख लेखक र चेनको प्रयोगशालामा पोस्टडक्टोरल अनुसन्धानकर्ता पान सुले भने। त्यसैले हाम्रो ब्याट्री रिसाइकल लागत कम छ। ”

पहिलो, अन्वेषकहरूले LFP ब्याट्रीहरू पुन: प्रयोग गरे जबसम्म तिनीहरूले आफ्नो भण्डारण क्षमताको आधा गुमाए। त्यसपछि तिनीहरूले ब्याट्रीलाई छुट्याए, यसको क्याथोड पाउडर सङ्कलन गरे र यसलाई लिथियम लवण र साइट्रिक एसिडको घोलमा भिजाए। त्यसपछि, तिनीहरूले घोललाई पानीले धोए र यसलाई तताउनु अघि पाउडरलाई सुकाउन अनुमति दिनुभयो।

शोधकर्ताहरूले नयाँ क्याथोडहरू बनाउन पाउडर प्रयोग गरे, जुन बटन सेल र पाउच सेलहरूमा परीक्षण गरिएको छ। यसको इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन, रासायनिक संरचना र संरचना पूर्ण रूपमा मूल अवस्थामा पुनर्स्थापित गरिएको छ।

ब्याट्री रिसाइकल गरिरहँदा, क्याथोडले यसको कार्यसम्पादन घटाउने दुईवटा महत्त्वपूर्ण संरचनात्मक परिवर्तनहरू पार गर्छ। पहिलो लिथियम आयनको हानि हो, जसले क्याथोड संरचनामा शून्यता बनाउँछ। दोस्रो, क्रिस्टल संरचनामा फलाम र लिथियम आयनहरूले स्थानहरू आदानप्रदान गर्दा अर्को संरचनात्मक परिवर्तन भयो। एकचोटि यो हुन्छ, आयनहरू सजिलैसँग फिर्ता जान सक्दैनन्, त्यसैले लिथियम आयनहरू अड्किन्छन् र ब्याट्री मार्फत चक्र गर्न सक्दैनन्।

यस अध्ययनमा प्रस्तावित उपचार विधिले सबैभन्दा पहिले लिथियम आयनहरूलाई पुनःपूर्ति गर्छ, जसले गर्दा फलामको आयनहरू र लिथियम आयनहरूलाई सजिलैसँग तिनीहरूको मूल स्थितिमा फर्काउन सकिन्छ, जसले गर्दा क्याथोड संरचना पुनर्स्थापित हुन्छ। दोस्रो चरण साइट्रिक एसिड प्रयोग गर्नु हो, जसले अर्को पदार्थमा इलेक्ट्रोनहरू दान गर्न कम गर्ने एजेन्टको रूपमा कार्य गर्दछ। यसले इलेक्ट्रोनहरूलाई फलामको आयनहरूमा स्थानान्तरण गर्दछ, तिनीहरूको सकारात्मक चार्ज घटाउँछ। यसले इलेक्ट्रोन प्रतिकर्षणलाई कम गर्छ र क्रिस्टल संरचनामा आइरन आयनहरूलाई तिनीहरूको मूल स्थितिमा फर्कनबाट रोक्छ, जबकि लिथियम आयनहरूलाई चक्रमा फिर्ता छोड्छ।

रिसाइक्लिंग प्रक्रियाको समग्र ऊर्जा खपत कम हुँदा, शोधकर्ताहरू भन्छन् कि ठूलो मात्रामा ब्याट्रीहरू सङ्कलन, ढुवानी र डिस्पोजिङको रसदमा थप अनुसन्धान आवश्यक छ।

“अर्को चुनौती भनेको यी तार्किक प्रक्रियाहरूलाई कसरी अनुकूलन गर्ने भनेर पत्ता लगाउनु हो।” “यसले हाम्रो रिसाइक्लिंग टेक्नोलोजीलाई औद्योगिक अनुप्रयोगको एक कदम नजिक ल्याउनेछ,” चेनले भने।