రీసైక్లింగ్‌లో ఉన్న ఇబ్బందుల్లో ఒకటి ఏమిటంటే, పదార్థం యొక్క ధర తక్కువగా ఉంటుంది మరియు రీసైక్లింగ్ ప్రక్రియ చౌకగా ఉండదు. ఖర్చులను మరింత తగ్గించడం మరియు పర్యావరణ అనుకూల పదార్థాలను ఉపయోగించడం ద్వారా లిథియం బ్యాటరీల రీసైక్లింగ్‌ను పెంచాలని కొత్త సాంకేతికత భావిస్తోంది.

కొత్త చికిత్సా సాంకేతికత ఉపయోగించిన కాథోడ్ పదార్థాన్ని దాని అసలు స్థితికి తిరిగి ఇవ్వగలదు, రీసైక్లింగ్ ఖర్చులను మరింత తగ్గిస్తుంది. శాన్ డియాగోలోని కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన నానో ఇంజనీర్లచే అభివృద్ధి చేయబడిన ఈ సాంకేతికత ప్రస్తుతం ఉపయోగిస్తున్న పద్ధతుల కంటే పర్యావరణ అనుకూలమైనది. ఇది పచ్చని ముడి పదార్థాలను ఉపయోగిస్తుంది, శక్తి వినియోగాన్ని 80 నుండి 90 శాతం తగ్గిస్తుంది మరియు గ్రీన్‌హౌస్ వాయు ఉద్గారాలను 75 శాతం తగ్గిస్తుంది.

పరిశోధకులు తమ పనిని నవంబర్ 12న జూల్‌లో ప్రచురించిన పేపర్‌లో వివరించారు.

లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ (LFP)తో తయారు చేయబడిన కాథోడ్‌లకు ఈ సాంకేతికత ప్రత్యేకంగా సరిపోతుంది. LFP కాథోడ్ బ్యాటరీలు ఇతర లిథియం బ్యాటరీల కంటే చౌకగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే అవి కోబాల్ట్ లేదా నికెల్ వంటి విలువైన లోహాలను ఉపయోగించవు. LFP బ్యాటరీలు మరింత మన్నికైనవి మరియు సురక్షితమైనవి. ఇవి పవర్ టూల్స్, ఎలక్ట్రిక్ బస్సులు మరియు పవర్ గ్రిడ్లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. టెస్లా మోడల్ 3 కూడా LFP బ్యాటరీలను ఉపయోగిస్తుంది.

“ఈ ప్రయోజనాలను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, మార్కెట్లో ఉన్న ఇతర లిథియం బ్యాటరీల కంటే LFP బ్యాటరీలు పోటీ ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంటాయి” అని శాన్ డియాగోలోని కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయంలో నానో ఇంజనీరింగ్ ప్రొఫెసర్ జెంగ్ చెన్ అన్నారు.

ఏమైనా సమస్య ఉందా? “ఈ బ్యాటరీలను రీసైకిల్ చేయడం ఖర్చుతో కూడుకున్నది కాదు.” “ఇది ప్లాస్టిక్‌ల వలె అదే గందరగోళాన్ని ఎదుర్కొంటుంది – పదార్థం కూడా చౌకగా ఉంటుంది, కానీ దానిని రీసైకిల్ చేసే మార్గం చౌక కాదు” అని చెన్ చెప్పారు.

చెన్ మరియు అతని బృందం అభివృద్ధి చేసిన కొత్త రీసైక్లింగ్ సాంకేతికతలు ఈ ఖర్చులను తగ్గించగలవు. సాంకేతికత తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలు (60 నుండి 80 డిగ్రీల సెల్సియస్) మరియు పరిసర పీడనం వద్ద పనిచేస్తుంది, కాబట్టి ఇది ఇతర పద్ధతుల కంటే తక్కువ విద్యుత్తును వినియోగిస్తుంది. అదనంగా, లిథియం, నైట్రోజన్, నీరు మరియు సిట్రిక్ యాసిడ్ వంటి రసాయనాలు చౌకగా మరియు తేలికపాటివి.

“మొత్తం రీసైక్లింగ్ ప్రక్రియ చాలా సురక్షితమైన పరిస్థితులలో నిర్వహించబడుతుంది, కాబట్టి మాకు ప్రత్యేక భద్రతా చర్యలు లేదా ప్రత్యేక పరికరాలు అవసరం లేదు” అని అధ్యయనం యొక్క ప్రధాన రచయిత మరియు చెన్ ల్యాబ్‌లోని పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు పాన్ జు చెప్పారు. అందుకే మన బ్యాటరీ రీసైక్లింగ్ ఖర్చులు తక్కువ. ”

మొదట, పరిశోధకులు వారి నిల్వ సామర్థ్యంలో సగం కోల్పోయే వరకు LFP బ్యాటరీలను రీసైకిల్ చేశారు. తర్వాత వారు బ్యాటరీని విడదీసి, దాని కాథోడ్ పౌడర్‌ని సేకరించి, లిథియం లవణాలు మరియు సిట్రిక్ యాసిడ్ ద్రావణంలో నానబెట్టారు. తరువాత, వారు నీటితో ద్రావణాన్ని కడిగి, వేడి చేయడానికి ముందు పొడిని పొడిగా ఉంచారు.

పరిశోధకులు కొత్త కాథోడ్‌లను తయారు చేయడానికి పౌడర్‌ను ఉపయోగించారు, వీటిని బటన్ కణాలు మరియు పర్సు కణాలలో పరీక్షించారు. దాని ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పనితీరు, రసాయన కూర్పు మరియు నిర్మాణం పూర్తిగా అసలు స్థితికి పునరుద్ధరించబడతాయి.

బ్యాటరీ రీసైకిల్ చేయడాన్ని కొనసాగిస్తున్నందున, క్యాథోడ్ దాని పనితీరును తగ్గించే రెండు ముఖ్యమైన నిర్మాణ మార్పులకు లోనవుతుంది. మొదటిది లిథియం అయాన్ల నష్టం, ఇది కాథోడ్ నిర్మాణంలో శూన్యాలను ఏర్పరుస్తుంది. రెండవది, క్రిస్టల్ నిర్మాణంలోని ఇనుము మరియు లిథియం అయాన్లు స్థలాలను మార్పిడి చేసినప్పుడు మరొక నిర్మాణ మార్పు సంభవించింది. అది జరిగిన తర్వాత, అయాన్లు సులభంగా తిరిగి మారలేవు, కాబట్టి లిథియం అయాన్లు నిలిచిపోతాయి మరియు బ్యాటరీ ద్వారా సైకిల్ చేయలేవు.

ఈ అధ్యయనంలో ప్రతిపాదించబడిన చికిత్సా పద్ధతి మొదట లిథియం అయాన్‌లను తిరిగి నింపుతుంది, తద్వారా ఐరన్ అయాన్లు మరియు లిథియం అయాన్‌లను సులభంగా వాటి అసలు స్థానాలకు మార్చవచ్చు, తద్వారా క్యాథోడ్ నిర్మాణాన్ని పునరుద్ధరించవచ్చు. రెండవ దశ సిట్రిక్ యాసిడ్‌ను ఉపయోగించడం, ఇది మరొక పదార్ధానికి ఎలక్ట్రాన్‌లను దానం చేయడానికి తగ్గించే ఏజెంట్‌గా పనిచేస్తుంది. ఇది ఎలక్ట్రాన్‌లను ఐరన్ అయాన్‌లకు బదిలీ చేస్తుంది, వాటి ధనాత్మక చార్జ్‌ను తగ్గిస్తుంది. ఇది ఎలక్ట్రాన్ వికర్షణను తగ్గిస్తుంది మరియు లిథియం అయాన్లను తిరిగి చక్రంలోకి విడుదల చేస్తూ, క్రిస్టల్ నిర్మాణంలో ఐరన్ అయాన్లు వాటి అసలు స్థానాలకు తిరిగి రాకుండా చేస్తుంది.

రీసైక్లింగ్ ప్రక్రియ యొక్క మొత్తం శక్తి వినియోగం తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, పెద్ద మొత్తంలో బ్యాటరీలను సేకరించడం, రవాణా చేయడం మరియు పారవేయడం వంటి లాజిస్టిక్‌లపై మరింత పరిశోధన అవసరమని పరిశోధకులు అంటున్నారు.

“ఈ లాజిస్టికల్ ప్రక్రియలను ఎలా ఆప్టిమైజ్ చేయాలో గుర్తించడం తదుపరి సవాలు.” “ఇది మా రీసైక్లింగ్ సాంకేతికతను పారిశ్రామిక అనువర్తనానికి ఒక అడుగు దగ్గరగా తీసుకువస్తుంది” అని చెన్ చెప్పారు.