Një nga vështirësitë me riciklimin është se kostoja e vetë materialit është e ulët dhe procesi i riciklimit nuk është i lirë. Një teknologji e re shpreson të nxisë riciklimin e baterive të litiumit duke ulur më tej kostot dhe duke përdorur përbërës eko-miqësorë.

Një teknikë e re trajtimi mund të kthejë materialin katodë të përdorur në gjendjen e tij origjinale, duke ulur më tej kostot e riciklimit. E zhvilluar nga nanoinxhinierët në Universitetin e Kalifornisë, San Diego, teknologjia është më miqësore me mjedisin sesa metodat e përdorura aktualisht. Ai përdor lëndë të para më të gjelbra, redukton konsumin e energjisë me 80 deri në 90 për qind dhe redukton emetimet e gazeve serrë me 75 për qind.

Studiuesit detajojnë punën e tyre në një punim të botuar më 12 nëntor në Joule.

Kjo teknikë është veçanërisht ideale për katodat e bëra nga fosfati i hekurit litium (LFP). Bateritë me katodë LFP janë më të lira se bateritë e tjera të litiumit, sepse ato nuk përdorin metale të çmuara si kobalti ose nikeli. Bateritë LFP janë gjithashtu më të qëndrueshme dhe më të sigurta. Ato përdoren gjerësisht në veglat elektrike, autobusët elektrikë dhe rrjetet e energjisë. Tesla Model 3 përdor gjithashtu bateri LFP.

“Duke marrë parasysh këto avantazhe, bateritë LFP do të kenë një avantazh konkurrues ndaj baterive të tjera të litiumit në treg,” tha Zheng Chen, një profesor i nanoinxhinierisë në Universitetin e Kalifornisë, San Diego.

A ka ndonje problem? “Nuk është me kosto efektive të riciklosh këto bateri.” “Ajo përballet me të njëjtën dilemë si plastika – materiali në vetvete është i lirë, por mënyra për ta ricikluar atë nuk është e lirë,” tha Chen.

Teknologjitë e reja të riciklimit të zhvilluara nga Chen dhe ekipi i tij mund të zvogëlojnë këto kosto. Teknologjia funksionon në temperatura të ulëta (60 deri në 80 gradë Celsius) dhe presion të ambientit, kështu që konsumon më pak energji elektrike se metodat e tjera. Plus, kimikatet që përdor, si litiumi, azoti, uji dhe acidi citrik, janë të lira dhe të buta.

“I gjithë procesi i riciklimit kryhet në kushte shumë të sigurta, kështu që ne nuk kemi nevojë për ndonjë masë të veçantë sigurie apo pajisje speciale,” tha Pan Xu, autori kryesor i studimit dhe një studiues postdoktoral në laboratorin e Chen. Kjo është arsyeja pse kostot tona të riciklimit të baterive janë të ulëta. ”

Së pari, studiuesit ricikluan bateritë LFP derisa humbën gjysmën e kapacitetit të tyre të ruajtjes. Më pas ata e çmontuan baterinë, mblodhën pluhurin e saj të katodës dhe e zhytën në një tretësirë ​​të kripërave të litiumit dhe acidit citrik. Më pas, e lanë tretësirën me ujë dhe e lanë pluhurin të thahej përpara se ta ngrohnin.

Studiuesit përdorën pluhurin për të bërë katoda të reja, të cilat janë testuar në qelizat Button dhe qelizat e qeseve. Performanca e tij elektrokimike, përbërja kimike dhe struktura janë rikthyer plotësisht në gjendjen origjinale.

Ndërsa bateria vazhdon të riciklohet, katoda pëson dy ndryshime të rëndësishme strukturore që reduktojnë performancën e saj. E para është humbja e joneve të litiumit, të cilat formojnë zbrazëti në strukturën e katodës. Së dyti, një tjetër ndryshim strukturor ndodhi kur jonet e hekurit dhe litiumit në strukturën kristalore shkëmbyen vende. Sapo të ndodhë kjo, jonet nuk mund të kthehen lehtësisht, kështu që jonet e litiumit ngecin dhe nuk mund të qarkullojnë nëpër bateri.

Metoda e trajtimit e propozuar në këtë studim fillimisht plotëson jonet e litiumit, në mënyrë që jonet e hekurit dhe jonet e litiumit të mund të kthehen lehtësisht në pozicionet e tyre origjinale, duke rivendosur kështu strukturën e katodës. Hapi i dytë është përdorimi i acidit citrik, i cili vepron si një agjent reduktues për të dhuruar elektrone në një substancë tjetër. Ai transferon elektronet në jonet e hekurit, duke zvogëluar ngarkesën e tyre pozitive. Kjo minimizon zmbrapsjen e elektroneve dhe parandalon që jonet e hekurit të kthehen në pozicionet e tyre origjinale në strukturën kristalore, ndërsa lëshojnë jonet e litiumit përsëri në cikël.

Ndërsa konsumi i përgjithshëm i energjisë i procesit të riciklimit është i ulët, studiuesit thonë se nevojiten kërkime të mëtejshme mbi logjistikën e grumbullimit, transportit dhe asgjësimit të sasive të mëdha të baterive.

“Sfida tjetër është të kuptojmë se si të optimizohen këto procese logjistike.” “Kjo do ta sjellë teknologjinë tonë të riciklimit një hap më afër aplikimit industrial,” tha Chen.