Salah sahiji kasulitan daur ulang nyaéta biaya bahanna sorangan rendah, sareng prosés daur ulang henteu murah. Téknologi anyar ngaharepkeun pikeun naekeun daur ulang batré litium ku cara ngirangan biaya sareng nganggo bahan anu ramah lingkungan.

Téhnik perawatan anyar tiasa ngabalikeun bahan katoda anu dianggo kana kaayaan aslina, teras ngirangan biaya daur ulang. Dimekarkeun ku nanoengineers di University of California, San Diego, téhnologi nu leuwih ramah lingkungan ti métode ayeuna dipaké. Éta ngagunakeun bahan baku anu langkung héjo, ngirangan konsumsi énergi ku 80 dugi ka 90 persén, sareng ngirangan émisi gas rumah kaca ku 75 persén.

Para panalungtik jéntré karya maranéhanana dina makalah diterbitkeun 12 Nov di Joule.

Téhnik ieu hususna idéal pikeun katoda anu didamel tina litium iron fosfat (LFP). Batré katoda LFP langkung mirah tibatan batré litium sanés sabab henteu nganggo logam mulia sapertos kobalt atanapi nikel. Batré LFP ogé langkung awét sareng langkung aman. Éta seueur dianggo dina alat-alat listrik, beus listrik sareng jaringan listrik. Tesla Modél 3 ogé ngagunakeun batré LFP.

“Nganggap kaunggulan ieu, batré LFP bakal boga kaunggulan kalapa leuwih batré litium sejenna dina pasaran,” ceuk Zheng Chen, profesor nanoengineering di University of California, San Diego.

Aya masalah naon? “Henteu biaya-éféktif pikeun ngadaur ulang batré ieu.” “Éta nyanghareupan dilema anu sami sareng plastik – bahanna sorangan murah, tapi cara ngadaur ulang éta henteu murah,” saur Chen.

Téknologi daur ulang anyar anu dikembangkeun ku Chen sareng timnya tiasa ngirangan biaya ieu. Téknologi ieu tiasa dianggo dina suhu anu handap (60 dugi ka 80 darajat Celsius) sareng tekanan ambient, ku kituna konsumsi listrik langkung sakedik tibatan metode anu sanés. Salaku tambahan, bahan kimia anu dianggo, sapertos litium, nitrogén, cai, sareng asam sitrat, murah sareng hampang.

“Prosés daur ulang sadayana dilaksanakeun dina kaayaan anu aman pisan, janten urang henteu peryogi ukuran kaamanan khusus atanapi alat khusus,” saur Pan Xu, panulis utama ulikan sareng panalungtik postdoctoral di lab Chen. Éta sababna biaya daur ulang batré urang rendah. ”

Kahiji, panalungtik ngadaur ulang batré LFP dugi aranjeunna leungit satengah tina kapasitas gudang maranéhanana. Aranjeunna lajeng disassembled batréna, dikumpulkeun bubuk katoda na soaked dina leyuran uyah litium jeung asam sitrat. Salajengna, aranjeunna ngumbah solusi sareng cai sareng ngantepkeun bubukna garing sateuacan dipanaskeun.

Panaliti ngagunakeun bubuk pikeun ngadamel katoda énggal, anu parantos diuji dina sél Tombol sareng sél kantong. Kinerja éléktrokimia, komposisi kimia sareng strukturna parantos disimpen deui ka kaayaan aslina.

Salaku batréna terus didaur ulang, katoda ngalaman dua parobahan struktural penting nu ngurangan kinerja na. Anu kahiji nyaéta leungitna ion litium, anu ngabentuk rongga dina struktur katoda. Kadua, parobahan struktural sejen lumangsung nalika beusi jeung litium ion dina struktur kristal disilihtukeurkeun tempat. Sakali éta kajadian, ion teu bisa gampang balik deui, jadi ion litium nyangkut jeung teu bisa siklus ngaliwatan batréna.

Métode perlakuan anu diusulkeun dina ulikan ieu mimiti ngeusian deui ion litium, ku kituna ion beusi sareng ion litium tiasa gampang dibalikkeun deui ka posisi aslina, ku kituna ngalereskeun struktur katoda. Lengkah kadua nyaéta ngagunakeun asam sitrat, anu tindakan minangka agén pangréduksi pikeun nyumbang éléktron ka zat séjén. Mindahkeun éléktron kana ion beusi, ngurangan muatan positif maranéhanana. Ieu ngaminimalkeun repulsion éléktron sarta nyegah ion beusi ti mulang ka posisi aslina dina struktur kristal, bari ngaleupaskeun ion litium deui kana siklus nu.

Sanaos konsumsi énergi sadayana tina prosés daur ulang rendah, para panalungtik nyatakeun yén panalungtikan satuluyna diperyogikeun ngeunaan logistik ngumpulkeun, ngangkut sareng ngabuang batré anu ageung.

“Tantangan salajengna nyaéta pikeun terang kumaha ngaoptimalkeun prosés logistik ieu.” “Ieu bakal mawa téhnologi daur ulang urang hiji hambalan ngadeukeutan ka aplikasi industri,” ceuk Chen.