Наноинженеры Калифорнийского университета Сан-Диего разработали энергоэффективный процесс переработки, восстанавливающий отработанные катоды литий-ионных батарей и позволяющий им функционировать так же хорошо, как новые.
Процесс включает сбор частиц разрушившегося катода из отработанной батареи, их кипячение и термическую обработку. Исследователи создали новые аккумуляторы на основе восстановленных электродов. Их емкость и срок службы почти соответствовал исходным параметрам.
Работа, представленная в Green Chemistry, предлагает решение экологической проблемы – что делать с отработавшими литий-ионными батареями. Сегодня на переработку идет менее 5% таких аккумуляторов.
«Подумайте о миллионах тонн подобных отходов в будущем, особенно с учетом развития отрасли электромобилей. Сложность заключается и в истощении запасов лития и кобальта. Если мы сможем собирать и повторно использовать материалы старых аккумуляторов, то получим возможность уменьшить отрицательное воздействие на окружающую среду», — сказал профессор Чжэн Чен.
Метод позволяет восстановить литированный оксид кобальта. Он также работает с NMC, популярным литиевым катодом, содержащим никель, марганец и кобальт, который используется в большинстве электромобилей. Собранные частицы сдавливаются в горячем, щелочном растворе с солью никеля. Жидкость пригодна для многократного использования. Затем частицы проходят через короткий процесс отжига, где нагреваются до 800°С, а потом медленно охлаждаются.
Что интересно, технология соответствует способу производства новых катодных частиц, отмечает Чен.
Процесс переработки использует 5,9 МДж энергии (эквивалент 0,75 бензина) для восстановления килограмма материала. Несколько других процессов, созданных для тех же целей, требуют минимум в 2 раза больше энергии. Сейчас авторы занимаются улучшением методики для возможности ее применения в промышленных масштабах.