Bateriile auto electrice, reînoite fără a fi distruse: o nouă abordare a reciclării

O echipă de cercetători de la Universitatea Cornell a dezvoltat un metode inovatoare pentru a reînova capacitatea bateriilor auto electrice, fără a le distrage și a le transforma în deșeuri. Procedura, numită Direct Electrode-to-Electrode Regeneration (DEER), se concentrează asupra unei probleme comune ale bateriilor de ioni de litiu: creșterea excesivă a unei straturi numite interfață solidă de electrolit (SEI).

Bateriile auto electrice, reînoite fără a fi distruse: o nouă abordare a reciclă

Cu fiecare ciclu de încărcare și descărcare, electrodii bateriei acumulează o cantitate de SEI care, în mod normal, este necesară pentru funcționarea corectă a bateriei. Cu toate acestea, creșterea excesivă a SEI împiedică mișcarea electronilor și reduce capacitatea disponibilă. Pentru a aplica DEER, cercetătorii desmontează cadrul bateriei și submet electrodii la un bain electrochimic care conține 1,3-dimetil-2-imidazolidinona (DMI). Acest tratament elimină o parte din acumularea de SEI fără a distrage electrodoii, care pot fi apoi utilizați din nou pentru a fabrica o nouă ceadă.

Rezultatele obținute în teste sunt impresionante. Bateriile reînoite au recuperat până la 95% din capacitatea lor originală. De asemenea, cadrul tratat a pierdut capacitate mai lent în timpul funcționării ulterioare. Degradarea a scăzut de la 0,072% pe ciclu în bateriile uzate la 0,042% în cele care au fost supuse procesului DEER, diferența menținându-se până la 800 de cicluri. Tratamentul poate chiar fi repetat. Într-un alt experiment, o baterie care fusese deja reînoită a recuperat până la 90% din capacitatea sa originală după o a doua aplicație a procedeului.

Propunerea schimbă radical abordarea obișnuită a reciclării. În prezent, multe unități de procesare distrug bateriile pentru a obține o amestec cunoscută ca "masa neagră", din care se recuperează apoi materiale precum litiu, nichel, cobalt, mangan, cupru sau aluminiu prin procese chimice sau la temperaturi înalte. DEER încearcă să păstreze înainte electrodii pentru a le folosi din nou. Această abordare ar putea fi interesantă pentru automobilele electrice. Când o baterie scade aproximativ la 70-80% din capacitatea inițială, ea poate înceta să îndeplinească cerințele de autonomie a unui vehicul, deși componentele sale încă au margini pentru a continua să funcționeze. Totuși, metoda nu funcționează pentru toate bateriile uzate. Deteriorarea cauzată de particule fragmentate, pierderea de litiu, daune structurale sau probleme mecanice nu poate fi rezolvată prin acest procedeu. De asemenea, este necesar să se desmonteze cadrul bateriei pentru a extrage electrodii, deoarece cercetătorii au constatat că introducerea directă a soluției DMI într-o baterie intactă nu oferă rezultate bune. Cornell estimează că reciclarea prin DEER ar putea costa aproximativ 15,25 de dolari pe kilogram, în comparație cu 26,31 de dolari pentru metodele convenționale.