Saturación de litio para hacer nuevas las baterías viejas

Dado que la tecnología de almacenamiento de energía desempeña un papel cada vez más importante en nuestra vida diaria, que aumentará drásticamente con la adopción de vehículos eléctricos, la disponibilidad de los materiales para fabricar baterías de iones de litio, su eliminación segura y las estrategias de reciclaje son preocupaciones cada vez más importantes.

Aunque Europa y otras regiones están comenzando a introducir leyes que exigen el uso de materiales reciclados en la producción de baterías, extraerlos económicamente sigue siendo un desafío importante para los recicladores: separar y purificar los materiales hasta el punto en que puedan reutilizarse requiere múltiples procesos costosos y que consumen mucha energía.

Los científicos dirigidos por la Universidad Aalto de Finlandia inicialmente estaban estudiando los mecanismos de envejecimiento del óxido de cobalto y litio, comúnmente utilizado en productos electrónicos de consumo, e hicieron una observación que los llevó a investigar nuevos métodos para extender su vida útil o permitir la reutilización de componentes sin el complejo proceso de desmontarlos hasta convertirlos en materias primas. “Nos dimos cuenta de que una de las principales causas del deterioro de la batería es el agotamiento del litio en el material del electrodo”, explicó la profesora de la Universidad Aalto, Tanja Kallio. "Sin embargo, las estructuras pueden permanecer relativamente estables, por lo que queríamos ver si se pueden reutilizar".

El grupo desarrolló un proceso de electrólisis para reponer el litio en los electrodos de la batería y luego comparó el rendimiento de los electrodos tratados de esta manera con los fabricados con materiales nuevos. Los resultados se publican en la revista ChemSusChem, en un artículo titulado La reutilización de electrodos de LiCoO2 recolectados de baterías de iones de litio usadas después de la litiación electroquímica del electrodo.

El grupo descubrió que el proceso de relitiación sirvió para restaurar la estructura original del electrodo y demostró propiedades de capacidad, capacidad de velocidad y ciclabilidad solo un poco por debajo de las baterías nuevas. El grupo señaló además que ya se utilizan procesos de electrólisis comparables en varias industrias y que también valdría la pena investigar su enfoque a escala industrial.

“Al reutilizar las estructuras de las baterías, podemos evitar gran parte del trabajo que es común en el reciclaje y potencialmente ahorrar energía al mismo tiempo”, dice Kallio. “Creemos que el método podría ayudar a las empresas que están desarrollando el reciclaje industrial”.

Por ahora, el próximo objetivo del grupo de la Universidad de Aalto será probar y optimizar su proceso para su uso con otras químicas de baterías, en particular los diseños de cátodos ricos en níquel que han pasado a la producción a gran escala en los últimos años, principalmente como baterías para vehículos eléctricos.