تشبع الليثيوم لجعل البطاريات القديمة جديدة

نظرًا لأن تكنولوجيا تخزين الطاقة تلعب دورًا أكثر أهمية في حياتنا اليومية ، فإن الدور الذي من المقرر أن يزداد بشكل كبير مع اعتماد المركبات الكهربائية ، وتوافر المواد اللازمة لتصنيع بطاريات الليثيوم أيون ، والتخلص الآمن منها واستراتيجيات إعادة التدوير هي مخاوف ذات أهمية متزايدة.

على الرغم من أن أوروبا ومناطق أخرى بدأت في إدخال قوانين تتطلب استخدام المواد المعاد تدويرها في إنتاج البطاريات ، إلا أن استخراج هذه المواد اقتصاديًا لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا للقائمين بإعادة التدوير - ففصل وتنقية المواد إلى الحد الذي يمكن إعادة استخدامها فيه يتطلب عمليات متعددة مكلفة وتستهلك الكثير من الطاقة.

كان العلماء بقيادة جامعة آلتو الفنلندية يدرسون في البداية آليات الشيخوخة لأكسيد الكوبالت الليثيوم ، الذي يشيع استخدامه في المنتجات الإلكترونية الاستهلاكية ، وقاموا بعمل ملاحظة قادتهم إلى البحث عن طرق جديدة لإطالة عمرها أو تمكين إعادة استخدام المكونات دون العملية المعقدة المتمثلة في تجريدها من المواد الخام. أوضح الأستاذ بجامعة آلتو تانيا كاليو: "لقد لاحظنا أن أحد الأسباب الرئيسية لتلف البطارية هو استنفاد الليثيوم في مادة القطب". "ومع ذلك ، يمكن أن تظل الهياكل مستقرة نسبيًا ، لذلك أردنا معرفة ما إذا كان يمكن إعادة استخدامها."

طورت المجموعة عملية التحليل الكهربائي لتجديد الليثيوم في أقطاب البطارية ، ثم قارنت أداء الأقطاب الكهربائية المعالجة بهذه الطريقة مع تلك المصنوعة من مواد جديدة تمامًا. نُشرت النتائج في مجلة ChemSusChem ، في ورقة بعنوان إعادة استخدام أقطاب LiCoO2 التي تم جمعها من بطاريات Li-ion المستهلكة بعد إعادة الصقل الكهروكيميائية للإلكترود.

وجدت المجموعة أن عملية إعادة الصقل عملت على استعادة هيكل القطب الأصلي ، وأثبتت السعة والقدرة على التقييم وخصائص قابلية الدوران بشكل طفيف فقط خلف البطاريات الجديدة تمامًا. ولاحظت المجموعة كذلك أن عمليات التحليل الكهربائي المماثلة مستخدمة بالفعل في صناعات مختلفة وأن نهجها يستحق أيضًا التحقيق على نطاق صناعي.

يقول كاليو: "من خلال إعادة استخدام هياكل البطاريات ، يمكننا تجنب الكثير من العمالة الشائعة في إعادة التدوير وربما توفير الطاقة في نفس الوقت". "نعتقد أن هذه الطريقة يمكن أن تساعد الشركات التي تطور إعادة التدوير الصناعي."

في الوقت الحالي ، سيكون الهدف التالي للمجموعة في Aalto University هو اختبار وتحسين عمليتها للاستخدام مع كيميائيات البطاريات الأخرى ، لا سيما تصميمات الكاثود الغنية بالنيكل التي انتقلت إلى الإنتاج على نطاق واسع في السنوات الأخيرة ، بشكل أساسي كبطاريات للسيارات الكهربائية.