بازگشت به نو: فناوری نوآورانه بازیافت باتری EV قدرت را به 100٪ بازمی‌گرداند
محققان در کره جنوبی اعلام کرده‌اند که تکنولوژی سازگار با محیط زیست برای بازیافت مواد کاتدی از باتری‌های لیتیوم-یونی استفاده شده را به طور موفقیت‌آمیزی توسعه داده‌اند.
افزایش اخیر در خودروهای برقی، تلفن‌های همراه و دیگر لوازم الکترونیکی مصرفی باعث شده است که چالشی جهانی جدید در مدیریت باتری‌های مصرف‌شده ایجاد شود.
تکنولوژی با هزینه کم که توسط تیم تحقیقاتی به رهبری دکتر جونگ-ج وو در مرکز تحقیقات انرژی پاک گوانگجو در موسسه تحقیقات انرژی کره (KIER) توسعه یافته است، به منظور رفع این مشکل طراحی شده است.
بر اساس تخمین‌های تقریبی، تعداد خودروهای برقی بلا استفاده تا سال ۲۰۴۰ به بیش از ۴۰ میلیون می‌رسد. بنابراین، یافتن تکنولوژی بازیافت مناسب یک ضرورت مطلق است.
فلزات موجود در باتری‌های خودروهای برقی خطرات قابل توجهی برای محیط زیست و سلامتی دارند، زیرا می‌توانند آب و خاک را آلوده کنند اگر به حال خود رها شوند.
فرایند بازیافت این باتری‌های مصرف شده را به ۱۰۰٪ ظرفیت اصلی خود بازمی‌گرداند و آن‌ها را معادل باتری‌های جدید می‌کند، همانطور که تحقیقات می‌گویند.
تفاوت بین روش‌های متداول و جدید دوستدار محیط زیست برای بازیافت کاتدی باتری
در روش متداول بازیافت باتری، باتری‌های مصرف‌شده خرد می‌شوند و فلزات ارزشمندی مانند لیتیوم، نیکل و کبالت از طریق فرایندهای شیمیایی استخراج می‌شوند.
این فرایند به استفاده از مواد شیمیایی با غلظت بالا و حرارت بیش از حد متکی است. همچنین بسیار زمان‌بر است و مقدار زیادی ضایعات تولید می‌کند که محیط اطراف را آلوده می‌کند.
به علت این دلایل، تکنولوژی بازیافت مستقیم این روزها بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تکنولوژی، مواد اصلی را بدون تغییر شیمیایی بازیابی می‌کند و آن را به حالت اصلی بازمی‌گرداند. با این حال، این فرایند مشکلات خود را دارد: هزینه بالایی دارد و شامل مراحل پیچیده بسیاری است.
بنابراین، محققان کره‌ای یک تکنولوژی جدید برای بازیافت مستقیم مواد کاتد مصرفی از باتری‌های لیتیوم-یونی از طریق فرایندی ساده که به محدودیت‌های روش‌های بازیافت متداول پرداخته است، توسعه دادند.
رویکرد جدید “کاتد مصرف شده را به حالت اصلی خود بازمی‌گرداند با غوطه‌وری آن در محلول بازیابی در دمای محیط و فشار، که به طور موثر یون‌های لیتیوم را جبران می‌کند.”
چگونه فرایند جدید کار می‌کند؟
گام اساسی در فرایند جدید استفاده از خوردگی گالوانیک با یک محلول بازیابی است. خوردگی گالوانیک زمانی رخ می‌دهد که دو ماده ناهمسان در یک محیط الکترولیتی در تماس باشند، که منجر به خوردگی گزینشی یک فلز برای حفاظت از دیگری می‌شود.
“برمین موجود در محلول بازیابی، به محض تماس با آلومینیوم در باتری مصرف‌شده به طور خودکار خوردگی آغاز می‌کند. در طول این فرایند، الکترون‌ها از آلومینیوم خورده شده آزاد شده و سپس به ماده کاتدی مصرف‌شده منتقل می‌شوند”، بیانیه مطبوعاتی می‌گوید.
“برای حفظ خنثی بودن بار، یون‌های لیتیوم در محلول بازیابی به ماده کاتدی وارد می‌شوند. این بازیابی یون‌های لیتیوم موجب برگشت ماده کاتدی به حالت اصلی خود می‌شود.”
علاوه بر این، برخلاف فرایندهای متداول که نیاز به باز کردن باتری مصرف‌شده دارند، فرایند جدید آن را در داخل سلول بازیابی می‌کند.
تیم تحقیقاتی از طریق آزمایش عملکرد الکتروشیمیایی تأیید کرد که کاتد بازیابی شده به ظرفیتی معادل مواد جدید رسید، طبق بیانیه مطبوعاتی.
دکتر جونگ-ج وو، محقق ارشد، بیان داشت: “این تحقیق رویکرد جدیدی را معرفی می‌کند برای بازیابی مواد کاتدی مصرف‌شده بدون نیاز به حرارت‌دهی زیاد یا مواد شیمیایی مضر.”
“بازیافت مستقیم باتری‌های خودروهای برقی دور ریخته شده پتانسیل زیادی دارد برای کاهش قابل توجه انتشار کربن و ایجاد یک اقتصاد منابع دایره‌ای.”
نتایج تحقیق در مجله Advanced Energy Materials به طور اصلی منتشر شد.
