Korišćene litijum-jonske baterije iz mobilnih telefona, laptopova i sve većeg broja električnih vozila se gomilaju, ali mogućnosti za njihovo recikliranje ostaju ograničene prvenstveno na sagorevanje ili hemijski rastvaranje iseckanih baterija. Sadašnje najsavremenije metode mogu predstavljati izazove za životnu sredinu i teško ih je ekonomski ostvariti u industrijskom obimu.
Konvencionalni proces obnavlja nekoliko materijala baterije i oslanja se na kaustične, neorganske kiseline i opasne hemikalije koje mogu da unesu nečistoće. Takođe zahteva komplikovano odvajanje i taloženje da bi se povratili kritični metali. Međutim, obnavljanje metala kao što su kobalt i litijum bi moglo da smanji zagađenje, oslanjanje na strane izvore i zagušene lance snabdevanja.
Istraživači u Nacionalnoj laboratoriji Oak Ridge Ministarstva energetike poboljšali su pristupe koji rastvaraju bateriju u tečnom rastvoru kako bi smanjili količinu opasnih hemikalija koje se koriste u procesu. Njihovo istraživanje objavljeno je u časopisu Materijali za skladištenje energije.
Ovo jednostavno, efikasno i ekološki prihvatljivo rešenje koje su razvili ORNL istraživači prevazilazi glavne prepreke koje su predstavljali prethodni pristupi.
Istrošena baterija je natopljena rastvorom organske limunske kiseline — koja se prirodno nalazi u citrusnom voću — rastvorenom u etilen glikolu, sredstvu protiv smrzavanja koje se obično koristi u potrošačkim proizvodima kao što su boje i šminka. Limunska kiselina dolazi iz održivih izvora i mnogo je sigurnija za rukovanje od neorganskih kiselina. Ovo zeleno rešenje proizvelo je zapanjujuće efikasan proces odvajanja i oporavka metala sa pozitivno naelektrisane elektrode baterije, nazvane katoda.
„Pošto katoda sadrži kritične materijale, ona je najskuplji deo svake baterije, doprinoseći više od 30% troškova“, rekao je Iaocai Bai, član ORNL istraživačkog tima za baterije. „Naš pristup bi mogao da smanji cenu baterija tokom vremena. Istraživanje je sprovedeno u ORNL-ovom postrojenju za proizvodnju baterija, najvećem istraživačkom i razvojnom centru za proizvodnju baterija otvorenog pristupa u zemlji.
Tehnika recikliranja koja je tamo razvijena izlužila je skoro 100% kobalta i litijuma sa katode bez unošenja nečistoća u sistem. Takođe je omogućilo efikasno odvajanje rastvora metala od ostalih ostataka. Ono što je najvažnije, služio je drugoj funkciji tako što je povratio preko 96% kobalta za nekoliko sati bez tipičnog dodavanja više hemikalija u ono što je obično težak proces ručnog balansiranja nivoa kiseline.
„Ovo je prvi put da je jedan sistem rešenja pokrio funkcije i ispiranja i oporavka“, rekao je vodeći istraživač Lu Ju. „Bilo je uzbudljivo otkriti da će se kobalt taložiti i taložiti bez daljih smetnji. Nismo to očekivali.“
Eliminisanje potrebe za dodatnim hemikalijama smanjuje troškove i izbegava stvaranje nusproizvoda ili sekundarnog otpada. „Drago nam je da ovaj proces recikliranja koji su razvili naši naučnici može utrti put za veći oporavak kritičnih materijala za baterije“, rekao je Ilias Belharouak, korporativni saradnik i šef ORNL-ovog odeljenja za elektrifikaciju.
Učinak ispiranja limunske kiseline i etilen glikola je ranije istražen, ali je taj pristup koristio više kiseline i nižu temperaturu, što se pokazalo manje efikasnim, rekao je Bai.
„Bili smo iznenađeni koliko se brzo došlo do ispiranja u našem rastvoru“, rekao je Bai. „Sa organskom kiselinom, obično je potrebno 10-12 sati, ali ovo je trajalo samo jedan.“ Konvencionalni rastvori koji koriste neorgansku kiselinu su takođe sporiji jer uključuju vodu, koja ima tačku ključanja koja ograničava temperaturu reakcije.
