با رایج‌تر شدن وسایل نقلیه الکتریکی، تعداد باتری‌های استفاده شده که در سراسر جهان انباشته می‌شوند نیز به سرعت در حال افزایش هستند و همچنان بازیافت کارآمد این باتری‌ها، چالش بزرگی محسوب می‌شود زیرا  استخراج و پالایش لیتیوم، ماده اصلی اکثر باتری‌های خودروهای برقی‌ (EV)، گران‌قیمت است.

روش‌های بازیافت فعلی اغلب به ذوب یا حل کردن ضایعات باتری خرد شده در اسیدهای قوی متکی هستند که از مقادیر زیادی انرژی استفاده و مواد شیمیایی تولید می‌کنند که قبل از استفاده مجدد نیاز به پردازش بیشتر دارند. اکنون، مهندسان دانشگاه «رایس»، روشی پاک‌تر و ساده‌تر برای بازیابی لیتیوم ارائه کردند.

آنان در این روش به جای سوزاندن یا حل کردن ضایعات از همان روش شارژ مجدد استفاده کردند که باتری را تغذیه می‌کند. این رویکرد که پژوهشگران آن را «شارژ مجدد برای بازیافت» می‌نامند، به یون‌های لیتیوم اجازه می‌دهد تا به داخل آب حرکت کنند، جایی که با هیدروکسید ترکیب می‌شوند تا هیدروکسید لیتیوم را تشکیل دهند، ترکیبی که می‌تواند به‌طور مستقیم به تولید باتری جدید منجر شود.

سیبانی لیزا بیسوال -مدیر دپارتمان مهندسی شیمی و بیومولکولی دانشگاه «رایس» و پژوهشگر ارشد این پژوهش- گفت: سوال اساسی پرسیدیم: «اگر شارژ باتری، لیتیوم را از کاتد بیرون می‌کشد، چرا از همان واکنش برای بازیافت استفاده نکنیم؟». با ترکیب این واکنش شیمیایی با راکتور فشرده، می‌توانیم لیتیوم را به‌طور تمیز جدا کنیم و دقیقا همان محصولی که تولیدکنندگان نیاز دارند را بسازیم.

این فرآیند در راکتور الکتروشیمیایی کوچک انجام می‌شود که فقط به آب، برق و ضایعات باتری نیاز دارد. همانطور که سیستم، ماده کاتد مصرف شده را «شارژ» می‌کند، یون‌های لیتیوم از طریق غشای نازک به جریانی از آب منتقل می‌شوند.  در آنجا، آنها با یون‌های هیدروکسید ایجاد شده از تجزیه مولکول‌های آب برخورد می‌کنند. این دو با هم ترکیب می‌شوند تا هیدروکسید لیتیوم با خلوص بالا بدون نیاز به اسیدهای قوی یا مواد شیمیایی پیچیده تشکیل دهند.

نتایج آزمایش‌ها نشان داد که این روش به‌طور قابل توجهی از نظر انرژی کارآمد است. در یک حالت، فقط ۱۰۳ کیلوژول انرژی به ازای هر کیلوگرم ضایعات مصرف شد و حدود ۱۰ برابر کمتر از روش‌های سنتی بازیافت مبتنی بر اسید است. هیدروکسید لیتیوم تولید شده بیش از ۹۹ درصد خالص بود، به اندازه‌ای که می‌توان به‌طور مستقیم در باتری‌های جدید از آن استفاده کرد. این سیستم همچنین بادوام بود و تقریبا ۹۰ درصد لیتیوم را در طول ۱۰۰۰ ساعت کار مداوم بازیابی کرد.

هاوتیان وانگ، دانشیار مهندسی شیمی و بیومولکولی و یکی از پژوهشگران پژوهش کنونی گفت که این پیشرفت می‌تواند بازیافت باتری را پاک‌تر و ارزان‌تر کند. تولید مستقیم هیدروکسید لیتیوم به معنای مراحل کمتر، ضایعات کمتر و زنجیره تامین قوی‌تر است.

این گروه همچنین نشان داد که این فرآیند روی انواع مختلفی از باتری‌ها، ازجمله فسفات آهن لیتیوم و انواع نیکل-منگنز-کبالت کارایی دارد. آنان در یک آزمایش، حتی الکترودهای کامل باتری را به‌طور مستقیم از فویل آلومینیومی پردازش کردند و نشان دادند که این سیستم می‌تواند در خطوط بازیافت خودکار قرار گیرد.

طبق گزارش سایت ساینس، بیسوال گفت: اکنون که استخراج لیتیوم را پاک‌تر و ساده‌تر کرده‌ایم، چالش بعدی تغلیظ و تبلور کارآمد هیدروکسید لیتیوم است. حل این مشکل می‌تواند بازیافت باتری را واقعا پایدار کند.

انتهای پیام