Los nanoingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un proceso de reciclaje energéticamente eficiente que restaura los cátodos usados de las baterías de iones de litio usadas y los hace funcionar tan bien como nuevos. El proceso consiste en recolectar las partículas de cátodos degradados de una batería usada yluego hervirlos y tratarlos térmicamente. Los investigadores construyeron baterías nuevas utilizando los cátodos regenerados. La capacidad de almacenamiento de carga, el tiempo de carga y la vida útil de la batería se restablecieron a sus niveles originales.
Este trabajo presenta una solución a una preocupación ambiental con respecto a las baterías de iones de litio: qué hacer con ellas cuando se desgastan. Menos del cinco por ciento de las baterías de iones de litio usadas se reciclan hoy.
"Piense en los millones de toneladas de residuos de baterías de iones de litio en el futuro, especialmente con el aumento de vehículos eléctricos y el agotamiento de recursos preciosos como el litio y el cobalto; extraer más de estos recursos contaminará nuestra agua y el suelo.Si podemos cosechar y reutilizar de manera sostenible materiales de baterías viejas, podríamos evitar daños y desperdicios ambientales tan significativos ", dijo Zheng Chen, profesor de nanoingeniería en la Universidad de California en San Diego.
Chen, quien está afiliado al Centro de Energía y Energía Sostenible en UC San Diego, dice que este trabajo también podría abordar problemas económicos relacionados con el desperdicio de la batería. "El precio del litio, el cobalto y el níquel ha aumentado significativamente. La recuperación de estos costosos materiales podríamenores costos de batería ", dijo.
El nuevo método de reciclaje, publicado recientemente en Química verde , puede usarse para recuperar y restaurar un material del cátodo de la batería de iones de litio llamado óxido de cobalto de litio, que se usa ampliamente en dispositivos electrónicos de consumo, incluidos teléfonos inteligentes y computadoras portátiles. El método también funciona en NMC, un cátodo de litio popular que contiene níquel, manganeso ycobalto, que se usa en la mayoría de los vehículos eléctricos.
El método consiste en recolectar primero las partículas del cátodo de las baterías de iones de litio usadas. Luego, los investigadores presurizan las partículas del cátodo en una solución alcalina caliente que contiene sal de litio; esta solución puede reciclarse y reutilizarse para procesar más lotes. Luego, las partículas se vana través de un breve proceso de recocido en el que se calientan a 800 C y luego se enfrían muy lentamente.
Los investigadores hicieron nuevos cátodos a partir de las partículas regeneradas y luego las probaron en baterías construidas en el laboratorio. Los nuevos cátodos mostraron la misma capacidad de almacenamiento de energía, tiempo de carga y vida útil que los originales.
Una cosa interesante sobre este proceso, señaló Chen, es que es esencialmente el mismo que se usa para hacer las partículas catódicas originales. "Simplemente podemos restaurar el material degradado sometiéndolo a los mismos pasos de procesamiento", dijo.
A medida que se desgasta una batería de iones de litio, el material del cátodo pierde algunos de sus átomos de litio. La estructura atómica del cátodo también cambia de manera que es menos capaz de mover iones dentro y fuera. El proceso de reciclaje que desarrolló el grupo de Chen restaura tanto el litio del cátodoconcentración y estructura atómica de vuelta a sus estados originales.
En general, el proceso de reciclaje utiliza 5,9 megajulios de energía, equivalente a la energía en aproximadamente tres cuartos de taza de gasolina, para restaurar un kilogramo de material del cátodo. Varios otros procesos de reciclaje del cátodo de la batería de iones de litio que se están desarrollando utilizan al menosel doble de esa energía
El objetivo es optimizar este proceso para escalas industriales. El equipo de Chen está planeando trabajar con compañías de baterías en Asia. Un área particular de mejora es el paso de la cosecha del cátodo, dijo Chen. En este momento, las partículas deben seleccionarse manualmentedel resto de la batería. Los investigadores están trabajando en simplificar este paso para que todo el proceso sea industrialmente viable.
El equipo de Chen está perfeccionando este proceso para que pueda usarse para reciclar cualquier tipo de material de cátodo de batería de iones de litio, además de óxido de cobalto de litio y NMC de litio. "El objetivo es hacer de este un proceso de reciclaje general para todos los cátodos,"Chen dijo. El equipo también está trabajando en un proceso para reciclar ánodos usados.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Original escrito por Liezel Labios. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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