Reciclaje de materiales de baterías para vehículos eléctricos de próxima generación

Investigadores de la Universidad de Birmingham han demostrado un método para reciclar los residuos de baterías al final de su vida útil y convertirlos en materiales que puedan utilizarse para cátodos de baterías de "próxima generación". El equipo utilizó el material recuperado de baterías de vehículos eléctricos al final de su vida útil para sintetizar compuestos con una estructura de sal de roca desordenada (DRX).

Los materiales DRX se consideran una alternativa prometedora a la estructura en capas regular de los materiales catódicos convencionales, ya que aumentan la capacidad del cátodo, lo que permite el desarrollo de baterías de iones de litio recargables de mayor densidad de energía. Los investigadores creen que esta es la primera vez que estos materiales se fabrican a partir de materia prima reciclada.

Los resultados de las pruebas electroquímicas mostraron un alto rendimiento, comparable al de los materiales preparados a partir de reactivos convencionales de alta pureza, lo que demuestra la aplicabilidad de este nuevo enfoque.

El desafío ya no es el reciclaje. La química de las baterías ha avanzado considerablemente en la última década y, a medida que las baterías de vehículos eléctricos de primera generación llegan al final de su vida útil, es necesario reciclar sus componentes para ofrecer sustancias químicas que puedan reutilizarse en las baterías más nuevas. - Profesor Peter Slater, codirector del Centro de Almacenamiento de Energía de Birmingham.

El cátodo, que es la parte de las baterías que suministra corriente eléctrica, es la principal limitación para lograr las baterías de iones de litio (LI) de alta energía y bajo costo necesarias para la transición hacia cero emisiones en el tubo de escape que será necesaria para reducir la contaminación global. Emisiones de CO2 y mitigar el calentamiento global.

Para las baterías de vehículos eléctricos (EV), el desafío es diseñar un cátodo de batería de alta energía que mantenga su capacidad de descargar electricidad durante una gran cantidad de ciclos de carga y descarga. Para los expertos en reciclaje, el desafío es diseñar procesos de reciclaje de baterías de iones de litio cuando lleguen al final de su vida útil.

Investigadores de la Universidad de Birmingham han llevado estos desafíos un paso más allá, al proponerse el objetivo de "reciclar" los materiales de baterías recuperados, de modo que los flujos de desechos de las baterías de vehículos eléctricos actuales puedan usarse para fabricar nuevas baterías de alto rendimiento.

La investigación, que se publica en ChemRxiV , es un desarrollo de trabajos anteriores que demuestran que el ácido ascórbico (vitamina C) se puede utilizar como agente de lixiviación, reemplazando la necesidad de productos químicos peligrosos en el reciclaje de cátodos. El equipo de investigación dirigido por el profesor Peter Slater ha demostrado que el material reciclado de un cátodo que contiene óxido de litio y manganeso (LMO) y óxido en capas (LO) rico en níquel se puede reciclar en óxidos de litio, manganeso y níquel (LMNO), un sistema de alto voltaje. material catódico, que está atrayendo altos niveles de interés comercial.

Para el estudio actual, los investigadores utilizaron ácido cítrico (un componente natural de las frutas cítricas) como agente de lixiviación para reducir aún más el número de pasos en el proceso, que aplicaron a los cátodos de un Nissan Leaf Gen 1 al final de su vida útil (2011). modelo, 40.000 millas), y utilizó el OVM recuperado como punto de partida para la síntesis de LMNO. Luego utilizaron el material reciclado para sintetizar compuestos con estructura DRX.

El equipo de investigación está trabajando en una serie de métodos para reciclar materiales de cátodos de baterías y está buscando socios a largo plazo para estudios piloto, entregar tecnologías a la infraestructura existente o colaborar en futuras investigaciones para desarrollar enfoques novedosos.