Konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe, które stosowane są dzisiaj w wielu miejscach (np. samochodach elektrycznych czy urządzeniach elektronicznych), stanowią ogromne źródło licznych surowców. Dlatego tak ważny jest recykling baterii i odzyskiwanie pierwiastków, aby zredukować presję na eksploatację kurczących się zasobów naturalnych litu i metali.
Amerykańscy naukowcy z teksańskiego Rice University podzielili się na łamach czasopisma naukowego Nature Communications swoją najnowszą metodą odzyskiwania metali z baterii litowo-jonowych. Zamiast stosowania energochłonnych procesów termicznych i chemicznych, wykorzystali właściwości magnetyczne niektórych z pierwiastków, aby ułatwić separację poszczególnych składników. Jak dokładnie to wyglądało?
Recykling baterii litowo-jonowych dzięki innowacyjnej metodzie z Teksasu
Metodę nazwali pozbawionym rozpuszczalników i wody szybkim nagrzewaniem Joule’a (ang. flash Joule heating, FJH). Możemy znać ten proces także pod nazwą nagrzewania oporowego. Badano skuteczność tego procesu na przykładzie katody z baterii litowo-jonowej. Naukowcy przepuścili prąd przez materiał, aby go bardzo szybko ogrzać do 2500 kelwinów (2226,85 st. C). Wszystko działo się dosłownie w ciągu ledwie kilku sekund.
Okazało się, że błyskawicznie rozgrzane katody na bazie kobaltu, jakie stosowane są najczęściej w tej technologii baterii, prezentują właściwości magnetyczne. W ten sposób bardzo łatwo udaje się odzyskać ten metal z wydajnością 98 proc. Co ważne, po potraktowaniu dodatniej elektrody tak wysoką temperaturą wciąż zachowywała ona wysoką stabilność oraz niezmienioną strukturę i funkcjonalność. Dzięki temu katoda nadaje się potem do ponownego wykorzystania.
Czytaj też: Tego rywala akumulatorów litowych nic już nie zatrzyma. Nowy rynek baterii rośnie jak szalony
Na razie metoda FJH została przeprowadzona tylko dla katody, ale naukowcy nie wykluczają jej potencjału aplikacyjnego także w przypadku grafitowych anod. Ponadto zachwalają oni swoją strategię recyklingu pod względem finansowym i środowiskowym. W porównaniu do metod, gdzie trzeba stosować większe nakłady energii lub dodatkowe odczynniki chemiczne jak kwas solny, FJH zużywa o 83 proc. mniej wody i 62 proc. mniej energii. Emisje gazów cieplarnianych są w jej przypadku niższe o 72 proc., a koszty finansowe – o 58 proc.
Czytaj też: Tak wygląda wewnętrzna struktura baterii. Nigdy wcześniej nie udało się jej uwiecznić
W tym momencie poznaliśmy jedynie wyniki eksperymentów laboratoryjnych i nie wiemy, jak zadziała szybkie nagrzewanie Joule’a na większą skalę. Patrząc jednak na tak dobre rezultaty działań Amerykanów, możemy mieć nadzieję, że o ich metodzie jeszcze nie raz usłyszymy w przyszłości.
