Naukowcy z Uniwersytetu Cornell opracowali metodę recyklingu akumulatorów litowo-jonowych bez konieczności ich uprzedniego rozkładania na surowce. Nowa metoda, zwana „bezpośrednią regeneracją elektrod” (Direct Electrode-to-Electrode Regeneration, DEER), pozwala przywrócić zużyte elektrody akumulatorów do stanu umożliwiającego ich ponowne wykorzystanie. Zdaniem serwisu TechSpot, wyniki badań wskazują, że niektóre akumulatory do pojazdów elektrycznych można odnowić przy niższych kosztach i mniejszym zużyciu energii niż w przypadku konwencjonalnych metod recyklingu, choć proces ten nie sprawdzi się w przypadku wszystkich zużytych ogniw.
Marnotrawstwo w typowym procesie recyklingu akumulatorów litowych
Zgodnie z opisem serwisu SlashGear, typowy proces recyklingu akumulatorów do pojazdów elektrycznych polega na rozkładaniu baterii litowych przy użyciu ekstremalnie wysokich temperatur i agresywnych środków chemicznych w celu odzyskania cennych surowców. Tradycyjne metody recyklingu niszczą wszystkie elementy, w tym kosztowny system zarządzania baterią, aby odzyskać surowce, takie jak lit, kobalt, mangan, nikiel, miedź i aluminium, wykorzystując energochłonne procesy, takie jak pirometalurgia i hydrometalurgia.
Uznawane jest to powszechnie za bardzo duże marnotrawstwo, ponieważ baterie litowe zazwyczaj uznaje się już za wyczerpane, gdy osiągną około 70–80% swojej pierwotnej pojemności. W tym stanie kluczowe elementy, takie jak elektrody, nadal nadają się do odzysku, pomimo nagromadzenia się osadów chemicznych w trakcie cykli ładowania i rozładowywania.
W odpowiedzi na te problemy, naukowcy z Uniwersytetu Cornell opracowali nowatorską technikę recyklingu, która pozwala chemicznie odwrócić proces starzenia się baterii bez niszczenia całych ogniw akumulatorowych. Badacze nazwali ten proces „bezpośrednią regeneracją między elektrodami” (DEER) w artykule naukowym opublikowanym w czasopiśmie „Energy and Environmental Science”. Proces ten polega na chemicznym usunięciu warstwy międzyfazowej elektrolitu stałego (SEI), która nagromadziła się na elektrodach zużytych akumulatorów litowo-jonowych, przywracając im 95% pierwotnej pojemności.
Powielenie tego procesu na dużą skalę może nie być łatwe
Pomimo obiecujących wyników nowatorska metoda recyklingu DEER nie zastępuje całkowicie istniejących technik recyklingu akumulatorów litowo-jonowych. Wynika to z faktu, że technika DEER ma zastosowanie wyłącznie w przypadku nadal działających akumulatorów, które utraciły pojemność w wyniku nagromadzenia się warstwy SEI.
Akumulatory, które utraciły pojemność lub uległy awarii z powodu utraty litu, pękania cząstek, uszkodzeń strukturalnych i awarii mechanicznych, będą wymagały zastosowania tradycyjnych metod recyklingu. W związku z tym technika DEER może ograniczyć się do recyklingu akumulatorów do pojazdów elektrycznych, gdzie akumulatory o pojemności na poziomie 70–80% są już uznawane za wycofane z eksploatacji.
Jednak nawet zastosowanie w pojazdach elektrycznych wiąże się z pewnymi wyzwaniami. Próby naukowców mające na celu uproszczenie procesu poprzez bezpośrednie wstrzyknięcie elektrolitu DMI do ogniwa w celu regeneracji elektrod bez konieczności demontażu przyniosły słabe wyniki. W związku z tym technologia DEER będzie wymagała demontażu, przetworzenia i wypłukania zużytych elektrod akumulatorowych. Chociaż ten złożony proces sprawdza się dobrze w warunkach laboratoryjnych, nie będzie łatwo niezawodnie powielić go na dużą skalę.
0 komentarzy