மறுசுழற்சி செய்வதில் உள்ள சிக்கல்களில் ஒன்று, பொருளின் விலை குறைவாக உள்ளது, மேலும் மறுசுழற்சி செயல்முறை மலிவானது அல்ல. ஒரு புதிய தொழில்நுட்பம் லித்தியம் பேட்டரிகளை மறுசுழற்சி செய்வதை மேலும் செலவுகளைக் குறைத்து, சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த பொருட்களைப் பயன்படுத்துவதை ஊக்குவிக்கிறது.

ஒரு புதிய சிகிச்சை நுட்பம், பயன்படுத்தப்பட்ட கேத்தோடு பொருளை அதன் அசல் நிலைக்குத் திருப்பி, மறுசுழற்சி செலவுகளை மேலும் குறைக்கும். சான் டியாகோ, கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தில் நானோ பொறியாளர்களால் உருவாக்கப்பட்டது, தொழில்நுட்பம் தற்போது பயன்படுத்தப்படும் முறைகளை விட சுற்றுச்சூழல் நட்பு. இது பசுமையான மூலப்பொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறது, ஆற்றல் நுகர்வு 80 முதல் 90 சதவீதம் வரை குறைக்கிறது மற்றும் பசுமை இல்ல வாயு வெளியேற்றத்தை 75 சதவீதம் குறைக்கிறது.

நவம்பர் 12 ஆம் தேதி ஜூலில் வெளியிடப்பட்ட ஒரு ஆய்வறிக்கையில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் வேலையை விவரிக்கிறார்கள்.

இந்த நுட்பம் லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் (LFP) செய்யப்பட்ட கத்தோட்களுக்கு மிகவும் சிறந்தது. கோபால்ட் அல்லது நிக்கல் போன்ற விலைமதிப்பற்ற உலோகங்களைப் பயன்படுத்தாததால், LFP கேத்தோடு பேட்டரிகள் மற்ற லித்தியம் பேட்டரிகளை விட மலிவானவை. LFP பேட்டரிகள் அதிக நீடித்த மற்றும் பாதுகாப்பானவை. அவை மின் கருவிகள், மின்சார பேருந்துகள் மற்றும் மின் கட்டங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. டெஸ்லா மாடல் 3 LFP பேட்டரிகளையும் பயன்படுத்துகிறது.

“இந்த நன்மைகளைக் கருத்தில் கொண்டு, சந்தையில் உள்ள மற்ற லித்தியம் பேட்டரிகளை விட LFP பேட்டரிகள் ஒரு போட்டி நன்மையைக் கொண்டிருக்கும்” என்று சான் டியாகோவின் கலிபோர்னியா பல்கலைக்கழகத்தில் நானோ பொறியியல் பேராசிரியரான ஜெங் சென் கூறினார்.

ஏதாவது பிரச்சனையா? “இந்த பேட்டரிகளை மறுசுழற்சி செய்வது செலவு குறைந்ததல்ல.” “பிளாஸ்டிக் போன்ற அதே சங்கடத்தை இது எதிர்கொள்கிறது – பொருள் மலிவானது, ஆனால் அதை மறுசுழற்சி செய்வதற்கான வழி மலிவானது அல்ல,” சென் கூறினார்.

சென் மற்றும் அவரது குழுவினரால் உருவாக்கப்பட்ட புதிய மறுசுழற்சி தொழில்நுட்பங்கள் இந்த செலவுகளைக் குறைக்கும். தொழில்நுட்பம் குறைந்த வெப்பநிலை (60 முதல் 80 டிகிரி செல்சியஸ்) மற்றும் சுற்றுப்புற அழுத்தத்தில் வேலை செய்கிறது, எனவே இது மற்ற முறைகளை விட குறைவான மின்சாரத்தை பயன்படுத்துகிறது. கூடுதலாக, லித்தியம், நைட்ரஜன், நீர் மற்றும் சிட்ரிக் அமிலம் போன்ற இரசாயனங்கள் மலிவானவை மற்றும் லேசானவை.

“முழு மறுசுழற்சி செயல்முறையும் மிகவும் பாதுகாப்பான நிலைமைகளின் கீழ் மேற்கொள்ளப்படுகிறது, எனவே எங்களுக்கு சிறப்பு பாதுகாப்பு நடவடிக்கைகள் அல்லது சிறப்பு உபகரணங்கள் எதுவும் தேவையில்லை” என்று ஆய்வின் முதன்மை ஆசிரியரும் சென் ஆய்வகத்தில் முதுகலை ஆராய்ச்சியாளருமான பான் சூ கூறினார். அதனால்தான் எங்கள் பேட்டரி மறுசுழற்சி செலவுகள் குறைவு. ”

முதலாவதாக, ஆராய்ச்சியாளர்கள் LFP பேட்டரிகளை அவற்றின் சேமிப்பக திறனில் பாதியை இழக்கும் வரை மறுசுழற்சி செய்தனர். பின்னர் அவர்கள் பேட்டரியை பிரித்து, அதன் கத்தோட் தூளை சேகரித்து, லித்தியம் உப்புகள் மற்றும் சிட்ரிக் அமிலத்தின் கரைசலில் ஊறவைத்தனர். அடுத்து, அவர்கள் கரைசலை தண்ணீரில் கழுவி, அதை சூடாக்கும் முன் தூள் உலர அனுமதித்தனர்.

புதிய கேத்தோட்களை உருவாக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் பொடியைப் பயன்படுத்தினர், அவை பொத்தான் செல்கள் மற்றும் பை செல்களில் சோதிக்கப்பட்டன. அதன் மின்வேதியியல் செயல்திறன், இரசாயன கலவை மற்றும் அமைப்பு முற்றிலும் அசல் நிலைக்கு மீட்டமைக்கப்படுகின்றன.

பேட்டரி தொடர்ந்து மறுசுழற்சி செய்யப்படுவதால், கேத்தோடானது அதன் செயல்திறனைக் குறைக்கும் இரண்டு முக்கியமான கட்டமைப்பு மாற்றங்களுக்கு உட்படுகிறது. முதலாவது லித்தியம் அயனிகளின் இழப்பு, இது கேத்தோடு கட்டமைப்பில் வெற்றிடங்களை உருவாக்குகிறது. இரண்டாவதாக, படிக அமைப்பில் உள்ள இரும்பு மற்றும் லித்தியம் அயனிகள் இடங்களை மாற்றியபோது மற்றொரு கட்டமைப்பு மாற்றம் ஏற்பட்டது. அது நடந்தவுடன், அயனிகள் எளிதாக மீண்டும் மாற முடியாது, அதனால் லித்தியம் அயனிகள் சிக்கி, பேட்டரி மூலம் சுழற்சி செய்ய முடியாது.

இந்த ஆய்வில் முன்மொழியப்பட்ட சிகிச்சை முறை முதலில் லித்தியம் அயனிகளை நிரப்புகிறது, இதனால் இரும்பு அயனிகள் மற்றும் லித்தியம் அயனிகளை எளிதாக மீண்டும் அவற்றின் அசல் நிலைக்கு மாற்றலாம், இதன் மூலம் கேத்தோடு கட்டமைப்பை மீட்டெடுக்கலாம். இரண்டாவது படி, சிட்ரிக் அமிலத்தைப் பயன்படுத்துவது, இது மற்றொரு பொருளுக்கு எலக்ட்ரான்களை தானம் செய்ய குறைக்கும் முகவராக செயல்படுகிறது. இது எலக்ட்ரான்களை இரும்பு அயனிகளுக்கு மாற்றுகிறது, அவற்றின் நேர்மறை கட்டணத்தை குறைக்கிறது. இது எலக்ட்ரான் விரட்டலைக் குறைக்கிறது மற்றும் இரும்பு அயனிகள் படிக அமைப்பில் அவற்றின் அசல் நிலைக்குத் திரும்புவதைத் தடுக்கிறது, அதே நேரத்தில் லித்தியம் அயனிகளை மீண்டும் சுழற்சியில் வெளியிடுகிறது.

மறுசுழற்சி செயல்முறையின் ஒட்டுமொத்த ஆற்றல் நுகர்வு குறைவாக இருந்தாலும், பெரிய அளவிலான பேட்டரிகளை சேகரித்தல், கொண்டு செல்வது மற்றும் அகற்றுவது போன்ற தளவாடங்கள் குறித்து மேலும் ஆராய்ச்சி தேவை என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கூறுகின்றனர்.

“இந்த தளவாட செயல்முறைகளை எவ்வாறு மேம்படுத்துவது என்பதைக் கண்டுபிடிப்பதே அடுத்த சவால்.” “இது எங்கள் மறுசுழற்சி தொழில்நுட்பத்தை தொழில்துறை பயன்பாட்டிற்கு ஒரு படி நெருக்கமாக கொண்டு வரும்” என்று சென் கூறினார்.