Saturação de lítio para transformar baterias velhas em novas

Com a tecnologia de armazenamento de energia desempenhando um papel cada vez mais importante em nossas vidas diárias, que deve aumentar dramaticamente com a adoção de veículos elétricos, a disponibilidade dos materiais para fabricar baterias de íon-lítio, seu descarte seguro e estratégias para reciclagem são preocupações cada vez mais importantes.

Embora a Europa e outras regiões estejam começando a introduzir leis exigindo o uso de materiais reciclados na produção de baterias, extraí-los economicamente continua sendo um grande desafio para os recicladores – separar e purificar os materiais até o ponto em que possam ser reutilizados requer vários processos caros e com uso intensivo de energia.

Cientistas liderados pela Universidade Aalto da Finlândia estavam inicialmente estudando os mecanismos de envelhecimento do óxido de cobalto e lítio, comumente usado em produtos eletrônicos de consumo, e fizeram uma observação que os levou a investigar novos métodos para prolongar sua vida útil ou permitir a reutilização de componentes sem o complexo processo de reduzi-los a matérias-primas. “Percebemos que uma das principais causas de deterioração da bateria é o esgotamento do lítio no material do eletrodo”, explicou Tanja Kallio, professora da Aalto University. “As estruturas podem, no entanto, permanecer relativamente estáveis, por isso queríamos ver se elas podem ser reutilizadas.”

O grupo desenvolveu um processo de eletrólise para repor o lítio nos eletrodos da bateria e depois comparou o desempenho dos eletrodos tratados dessa forma com os feitos de materiais novos. Os resultados foram publicados na revista ChemSusChem, em um artigo intitulado A reutilização de eletrodos de LiCoO2 coletados de baterias de íons de lítio gastas após a relitização eletroquímica do eletrodo.

O grupo descobriu que o processo de relitização serviu para restaurar a estrutura original do eletrodo e demonstrou capacidade, capacidade de taxa e propriedades de ciclabilidade apenas um pouco atrás das novas baterias. O grupo observou ainda que processos de eletrólise comparáveis ​​já são usados ​​em várias indústrias e que sua abordagem também valeria a pena ser investigada em escala industrial.

“Ao reutilizar as estruturas das baterias, podemos evitar muito do trabalho comum na reciclagem e, ao mesmo tempo, potencialmente economizar energia”, diz Kallio. “Acreditamos que o método pode ajudar as empresas que estão desenvolvendo a reciclagem industrial.”

Por enquanto, o próximo objetivo do grupo da Aalto University será testar e otimizar seu processo para uso com outras químicas de bateria, particularmente os projetos de catodos ricos em níquel que passaram para produção em larga escala nos últimos anos, principalmente como baterias para veículos elétricos.