ری سائیکلنگ کے ساتھ مشکلات میں سے ایک یہ ہے کہ مواد کی قیمت خود کم ہے، اور ری سائیکلنگ کا عمل سستا نہیں ہے۔ ایک نئی ٹیکنالوجی لاگت کو مزید کم کرکے اور ماحول دوست اجزاء استعمال کرکے لیتھیم بیٹریوں کی ری سائیکلنگ کو فروغ دینے کی امید رکھتی ہے۔

علاج کی ایک نئی تکنیک استعمال شدہ کیتھوڈ مواد کو اس کی اصل حالت میں واپس کر سکتی ہے، جس سے ری سائیکلنگ کے اخراجات کو مزید کم کیا جا سکتا ہے۔ یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سان ڈیاگو میں نینو انجینئرز کے ذریعہ تیار کردہ، یہ ٹیکنالوجی فی الحال استعمال ہونے والے طریقوں سے زیادہ ماحول دوست ہے۔ یہ سبز خام مال کا استعمال کرتا ہے، توانائی کی کھپت کو 80 سے 90 فیصد تک کم کرتا ہے، اور گرین ہاؤس گیسوں کے اخراج کو 75 فیصد تک کم کرتا ہے۔

محققین نے اپنے کام کی تفصیل جول میں 12 نومبر کو شائع ہونے والے ایک مقالے میں دی ہے۔

یہ تکنیک خاص طور پر لیتھیم آئرن فاسفیٹ (LFP) سے بنے کیتھوڈس کے لیے مثالی ہے۔ LFP کیتھوڈ بیٹریاں دیگر لتیم بیٹریوں کے مقابلے سستی ہیں کیونکہ وہ کوبالٹ یا نکل جیسی قیمتی دھاتیں استعمال نہیں کرتی ہیں۔ LFP بیٹریاں بھی زیادہ پائیدار اور محفوظ ہیں۔ وہ بڑے پیمانے پر پاور ٹولز، الیکٹرک بسوں اور پاور گرڈز میں استعمال ہوتے ہیں۔ Tesla Model 3 میں LFP بیٹریاں بھی استعمال ہوتی ہیں۔

یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سان ڈیاگو میں نینو انجینیئرنگ کے پروفیسر زینگ چن نے کہا، “ان فوائد کو مدنظر رکھتے ہوئے، LFP بیٹریوں کو مارکیٹ میں موجود دیگر لیتھیم بیٹریوں کے مقابلے میں مسابقتی فائدہ حاصل ہوگا۔”

کیا کوئی مسئلہ ہے؟ “ان بیٹریوں کو ری سائیکل کرنا سستا نہیں ہے۔” چن نے کہا، “اسے پلاسٹک جیسی ہی مخمصے کا سامنا ہے – مواد خود سستا ہے، لیکن اسے ری سائیکل کرنے کا طریقہ سستا نہیں ہے،” چن نے کہا۔

چن اور ان کی ٹیم کی طرف سے تیار کردہ نئی ری سائیکلنگ ٹیکنالوجیز ان اخراجات کو کم کر سکتی ہیں۔ یہ ٹیکنالوجی کم درجہ حرارت (60 سے 80 ڈگری سیلسیس) اور محیطی دباؤ پر کام کرتی ہے، اس لیے یہ دوسرے طریقوں سے کم بجلی استعمال کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، یہ جو کیمیکل استعمال کرتا ہے، جیسے لیتھیم، نائٹروجن، پانی، اور سائٹرک ایسڈ، سستے اور ہلکے ہوتے ہیں۔

“ری سائیکلنگ کا پورا عمل انتہائی محفوظ حالات میں انجام دیا جاتا ہے، لہذا ہمیں کسی خاص حفاظتی اقدامات یا خصوصی آلات کی ضرورت نہیں ہے،” پین سو نے کہا، مطالعہ کے سرکردہ مصنف اور چن کی لیب میں پوسٹ ڈاکٹرل محقق۔ یہی وجہ ہے کہ ہماری بیٹری ری سائیکلنگ کے اخراجات کم ہیں۔ ”

سب سے پہلے، محققین نے LFP بیٹریوں کو اس وقت تک ری سائیکل کیا جب تک کہ وہ اپنی سٹوریج کی نصف صلاحیت کو کھو دیں۔ اس کے بعد انہوں نے بیٹری کو الگ کیا، اس کا کیتھوڈ پاؤڈر اکٹھا کیا، اور اسے لیتھیم نمکیات اور سائٹرک ایسڈ کے محلول میں بھگو دیا۔ اس کے بعد، انہوں نے محلول کو پانی سے دھویا اور پاؤڈر کو گرم کرنے سے پہلے خشک ہونے دیا۔

محققین نے پاؤڈر کو نئے کیتھوڈس بنانے کے لیے استعمال کیا، جن کا بٹن سیلز اور پاؤچ سیلز میں تجربہ کیا گیا ہے۔ اس کی الیکٹرو کیمیکل کارکردگی، کیمیائی ساخت اور ساخت مکمل طور پر اصل حالت میں بحال ہو گئی ہے۔

جیسے جیسے بیٹری ری سائیکل ہوتی رہتی ہے، کیتھوڈ میں دو اہم ساختی تبدیلیاں آتی ہیں جو اس کی کارکردگی کو کم کرتی ہیں۔ سب سے پہلے لتیم آئنوں کا نقصان ہے، جو کیتھوڈ کی ساخت میں voids بناتا ہے۔ دوسرا، ایک اور ساختی تبدیلی اس وقت ہوئی جب کرسٹل ڈھانچے میں لوہے اور لیتھیم آئنوں کا تبادلہ ہوا۔ ایک بار ایسا ہونے کے بعد، آئن آسانی سے واپس نہیں جا سکتے، اس لیے لتیم آئن پھنس جاتے ہیں اور بیٹری کے ذریعے چکر نہیں لگا سکتے۔

اس مطالعہ میں تجویز کردہ علاج کا طریقہ سب سے پہلے لیتھیم آئنوں کو بھرتا ہے، تاکہ لوہے کے آئنوں اور لیتھیم آئنوں کو آسانی سے ان کی اصل پوزیشن پر واپس جایا جا سکے، اس طرح کیتھوڈ کی ساخت کو بحال کیا جا سکے۔ دوسرا مرحلہ سائٹرک ایسڈ کا استعمال کرنا ہے، جو کسی دوسرے مادہ کو الیکٹران عطیہ کرنے کے لیے کم کرنے والے ایجنٹ کے طور پر کام کرتا ہے۔ یہ الیکٹرانوں کو لوہے کے آئنوں میں منتقل کرتا ہے، ان کے مثبت چارج کو کم کرتا ہے۔ یہ الیکٹران کے ریپلیشن کو کم کرتا ہے اور کرسٹل ڈھانچے میں لوہے کے آئنوں کو اپنی اصل پوزیشن پر واپس آنے سے روکتا ہے، جبکہ لتیم آئنوں کو سائیکل میں واپس چھوڑتا ہے۔

جبکہ ری سائیکلنگ کے عمل میں توانائی کی مجموعی کھپت کم ہے، محققین کا کہنا ہے کہ بیٹریوں کی بڑی مقدار کو جمع کرنے، نقل و حمل اور ضائع کرنے کے لاجسٹکس پر مزید تحقیق کی ضرورت ہے۔

“اگلا چیلنج یہ معلوم کرنا ہے کہ ان لاجسٹک عمل کو کیسے بہتر بنایا جائے۔” چن نے کہا، “یہ ہماری ری سائیکلنگ ٹیکنالوجی کو صنعتی استعمال کے ایک قدم کے قریب لے آئے گا۔