Једна од потешкоћа са рециклажом је што је цена самог материјала ниска, а процес рециклаже није јефтин. Нова технологија се нада да ће подстаћи рециклирање литијумских батерија даљим смањењем трошкова и коришћењем еколошки прихватљивих састојака.

Нова техника третмана може вратити коришћени катодни материјал у првобитно стање, додатно смањујући трошкове рециклаже. Технологија коју су развили наноинжењери на Калифорнијском универзитету у Сан Дијегу, је еколошки прихватљивија од метода које се тренутно користе. Користи зеленије сировине, смањује потрошњу енергије за 80 до 90 процената и смањује емисије гасова стаклене баште за 75 процената.

Истраживачи детаљно описују свој рад у раду објављеном 12. новембра у Јоуле-у.

Ова техника је посебно идеална за катоде направљене од литијум гвожђе фосфата (ЛФП). ЛФП катодне батерије су јефтиније од других литијумских батерија јер не користе племените метале попут кобалта или никла. ЛФП батерије су такође издржљивије и сигурније. Широко се користе у електричним алатима, електричним аутобусима и електричним мрежама. Тесла Модел 3 такође користи ЛФП батерије.

„Узимајући у обзир ове предности, ЛФП батерије ће имати конкурентску предност у односу на друге литијумске батерије на тржишту“, рекао је Џенг Чен, професор наноинжењеринга на Калифорнијском универзитету у Сан Дијегу.

Има ли проблема? „Није исплативо рециклирати ове батерије.“ „Суочава се са истом дилемом као и пластика — сам материјал је јефтин, али начин на који се рециклира није јефтин“, рекао је Чен.

Нове технологије рециклаже које су развили Чен и његов тим могле би да смање ове трошкове. Технологија ради на ниским температурама (60 до 80 степени Целзијуса) и притиску околине, тако да троши мање електричне енергије од других метода. Осим тога, хемикалије које користи, попут литијума, азота, воде и лимунске киселине, јефтине су и благе.

„Цео процес рециклаже се одвија у веома безбедним условима, тако да нам нису потребне никакве посебне безбедносне мере или посебна опрема“, рекао је Пан Ксу, водећи аутор студије и постдокторски истраживач у Цхеновој лабораторији. Због тога су наши трошкови рециклирања батерија ниски. ”

Прво, истраживачи су рециклирали ЛФП батерије све док нису изгубиле половину свог капацитета за складиштење. Затим су раставили батерију, сакупили њен катодни прах и натопили је раствором литијумових соли и лимунске киселине. Затим су раствор опрали водом и пустили да се прах осуши пре загревања.

Истраживачи су користили прах да направе нове катоде, које су тестиране у Буттон ћелијама и ћелијама врећице. Његове електрохемијске перформансе, хемијски састав и структура су потпуно враћени у првобитно стање.

Како батерија наставља да се рециклира, катода пролази кроз две важне структурне промене које смањују њене перформансе. Први је губитак литијум јона, који формирају празнине у структури катоде. Друго, дошло је до још једне структурне промене када су јони гвожђа и литијума у ​​кристалној структури заменили места. Једном када се то догоди, јони се не могу лако пребацити назад, тако да се литијум јони заглављују и не могу да круже кроз батерију.

Метода третмана предложена у овој студији прво допуњује литијум јоне, тако да се јони гвожђа и литијум јони могу лако вратити у првобитне положаје, чиме се враћа структура катоде. Други корак је употреба лимунске киселине, која делује као редукционо средство за донирање електрона другој супстанци. Он преноси електроне на јоне гвожђа, смањујући њихов позитиван набој. Ово минимизира одбијање електрона и спречава јоне гвожђа да се врате на своје првобитне позиције у кристалној структури, док се литијум јони враћају у циклус.

Иако је укупна потрошња енергије у процесу рециклаже ниска, истраживачи кажу да су потребна даља истраживања о логистици прикупљања, транспорта и одлагања великих количина батерија.

„Следећи изазов је да схватимо како да оптимизујемо ове логистичке процесе. „Ово ће нашу технологију рециклаже довести корак ближе индустријској примени“, рекао је Чен.