Насыщение литием, чтобы сделать старые батареи новыми

В связи с тем, что технологии хранения энергии играют все более важную роль в нашей повседневной жизни, роль которой резко возрастет с появлением электромобилей, доступность материалов для производства литий-ионных аккумуляторов, их безопасная утилизация и стратегии утилизации становятся все более важными проблемами.

Хотя Европа и другие регионы начинают вводить законы, требующие использования переработанных материалов в производстве аккумуляторов, их экономичное извлечение остается серьезной проблемой для переработчиков — разделение и очистка материалов до такой степени, когда их можно будет использовать повторно, требует множества дорогостоящих и энергоемких процессов.

Ученые под руководством финского Университета Аалто первоначально изучали механизмы старения оксида лития-кобальта, обычно используемого в бытовой электронике, и сделали наблюдение, которое побудило их исследовать новые методы продления срока службы или обеспечения возможности повторного использования компонентов без сложного процесса их разборки до сырья. «Мы заметили, что одной из основных причин износа батареи является истощение лития в материале электрода», — пояснила профессор Университета Аалто Таня Каллио. «Конструкции, тем не менее, могут оставаться относительно стабильными, поэтому мы хотели посмотреть, можно ли их использовать повторно».

Группа разработала процесс электролиза для пополнения лития в электродах аккумуляторов, а затем сравнила характеристики электродов, обработанных таким образом, с электродами, изготовленными из совершенно новых материалов. Результаты опубликованы в журнале ChemSusChem в статье под названием «Повторное использование электродов LiCoO2, собранных из отработанных литий-ионных аккумуляторов после повторного электрохимического литиирования электрода».

Группа обнаружила, что процесс повторного литиирования служил для восстановления исходной структуры электрода и продемонстрировал характеристики емкости, скорости и способности к повторному использованию лишь немного по сравнению с совершенно новыми батареями. Группа также отметила, что сопоставимые процессы электролиза уже используются в различных отраслях промышленности и что их подход также заслуживает изучения в промышленных масштабах.

«Повторно используя структуру батарей, мы можем избежать многих трудозатрат, связанных с переработкой, и в то же время потенциально сэкономить энергию», — говорит Каллио. «Мы считаем, что этот метод может помочь компаниям, которые развивают промышленную переработку».

На данный момент следующей целью группы из Университета Аалто будет тестирование и оптимизация своего процесса для использования с другими химическими элементами аккумуляторов, в частности с конструкциями катодов с высоким содержанием никеля, которые в последние годы перешли в крупномасштабное производство, в первую очередь в качестве аккумуляторов для электромобилей.