Obecnie świat jest uzależniony od akumulatorów litowo-jonowych. Te zasilają nasze smartfony, laptopy, samochody elektryczne i systemy magazynowania energii odnawialnej, ale wraz z ich powszechnym wykorzystaniem pojawia się też rosnący problem – ogromne ilości odpadów. Każdego roku na całym świecie generuje się kilka milionów ton zużytych akumulatorów, z czego zaledwie kilka procent podlega recyklingowi. Eksperci ostrzegają, że do 2036 roku ilość tych odpadów może przekroczyć 136 000 ton, co stanowi poważne zagrożenie dla środowiska. Czy jednak warto wyrzucać lub przerabiać coś, co można naprawić?
Naukowcy odkryli sposób na przywrócenie do życia zużytych akumulatorów
Badacze z Central South University w Chinach opracowali innowacyjną metodę regeneracji akumulatorów przy użyciu kąpieli w stopionej soli. Ta technika pozwala na odzyskanie zużytych elektrod w sposób bardziej efektywny i przyjazny dla środowiska niż tradycyjne metody. Podstawą procesu jest zanurzenie zdegradowanych katod (elektrod dodatnich) w kąpieli ze stopionych soli. Sama metoda nie jest nowa – od lat wiadomo, że cechuje się niskim zużyciem energii i ekologicznym charakterem, ale do tej pory miała pewne ograniczenia w pełnej regeneracji uszkodzonych akumulatorów przy niskich temperaturach.
Czytaj też: Naładowali akumulator samochodu, zanim wrócili z przerwy. To już się dzieje
Aby rozwiązać ten problem, zespół badawczy dodał wysokotemperaturowy składnik – chlorek potasu (KCl), który znacząco poprawia wymianę jonów i transport masy w kąpieli solnej. Dzięki temu udało się całkowicie zrekonstruować strukturę katod, nawet tych poważnie zdegradowanych. Skąd w ogóle potrzeba takiej “naprawy”? Ano stąd, że akumulatory litowo-jonowe z czasem tracą wydajność z powodu defektów strukturalnych, utraty aktywnego litu oraz powstawania faz niepożądanych. Dzięki metodzie stopionej soli te uszkodzenia mogą zostać naprawione, a katoda po przejściu całego procesu odzyskuje swoją pierwotną warstwową strukturę, eliminując defekty i zapobiegając dalszej degradacji.
Czytaj też: Rozerwali akumulatory samochodów Tesli i BYD. Oto co odkryli
Rezultaty badań są obiecujące. Po przeprowadzeniu procesu regeneracji odzyskane katody, zwane R-NCM (Regenerated Nickel-Cobalt-Manganese Cathodes), zachowały 81,2% początkowej pojemności po 200 cyklach ładowania, a na dodatek zwiększoną stabilność, dłuższą żywotność oraz zredukowaną podatność na pękanie i inne uszkodzenia w porównaniu do standardowych metod regeneracji. Dzięki temu odnowione akumulatory są trwalsze, bardziej wydajne i mniej podatne na degradację, co może zmienić podejście do recyklingu magazynów energii.
Czytaj też: Zero strat pojemności. Wskazali cząstkę, która rewolucjonizuje akumulatory organiczne
Zespół badawczy planuje teraz skalowanie procesu oraz jego dostosowanie do różnych typów akumulatorów litowo-jonowych, a w tym tych zawierających różne kombinacje metali przejściowych. Jeśli metoda ta okaże się efektywna na skalę przemysłową, może znacząco zmniejszyć ilość elektrośmieci, obniżyć koszty produkcji akumulatorów oraz zmniejszyć uzależnienie od wydobycia litu, które samo w sobie ma negatywny wpływ na środowisko.