Baterii litiu-ion (LIB), care stochează energie prin reducerea reversibilă a ionilor de litiu, alimentează majoritatea dispozitivelor și electronicelor de pe piață astăzi. Datorită gamei lor largi de temperaturi de funcționare, duratei de viață lungi, dimensiuni mici, timpi de încărcare rapidi și compatibilitate cu procesele de fabricație existente, aceste baterii reîncărcabile pot contribui în mare măsură la industria electronică, sprijinind în același timp eforturile continue pentru neutralitatea carbonului.

Reciclarea accesibilă și ecologică a LIB-urilor uzate este un obiectiv mult căutat în sectorul energetic, deoarece ar îmbunătăți durabilitatea acestor baterii. Cu toate acestea, metodele existente sunt adesea ineficiente, costisitoare sau dăunătoare mediului.

Mai mult, LIB se bazează în mare măsură pe materiale care devin mai puțin abundente pe Pământ, cum ar fi cobaltul și litiul. Abordările care permit extracția fiabilă și rentabilă a acestor materiale din bateriile uzate ar reduce drastic nevoia de a procura aceste materiale în altă parte, contribuind astfel la satisfacerea cererii crescânde de LIB.

Cercetătorii de la Academia Chineză de Științe au conceput recent o nouă abordare bazată pe așa-numita electro-cataliză de contact, care ar putea permite reciclarea celulelor LIB uzate. Metoda lor, introdusă în Nature Energy, valorifică transferul de electroni care are loc în timpul electrificării contact lichid-solid pentru a genera radicali liberi care inițiază reacțiile chimice dorite.

„Odată cu tendința globală către neutralitatea carbonului, cererea de LIB este în continuă creștere”, au scris Huifan Li, Andy Berbille și colegii lor în lucrarea lor. „Cu toate acestea, metodele actuale de reciclare pentru LIB-uri uzate necesită îmbunătățiri urgente în ceea ce privește eco-compatibilitatea, costul și eficiența. Propunem o metodă mecano-catalitică, denumită contact-electro-cataliza, utilizând radicalii generați de electrificarea contactului pentru a promova leșierea metalului. sub unda ultrasonică, folosim și SiO2 ca catalizator reciclabil în proces.”

Ca parte a studiului lor recent, Li, Berbille și colegii lor și-au propus să exploreze posibilitatea ca electro-cataliza de contact să înlocuiască agenții chimici utilizați în mod obișnuit pentru reciclarea LIB-urilor. Pentru a face acest lucru, ei au folosit tehnica pentru a provoca contact continuu solid-lichid și separare prin bule de cavitație, sub unde ultrasunete.

Acest lucru a permis generarea constantă de oxigen reactiv prin electrificarea contactelor. Ei au evaluat apoi eficacitatea acestei strategii pentru reciclarea litiului și cobaltului în LIB uzate.

„Pentru bateriile cu oxid de litiu cobalt (III), eficiența de scurgere a atins 100% pentru litiu și 92,19% pentru cobalt la 90°C în șase ore”, au scris Li, Berbille și colegii lor în lucrarea lor. „Pentru ternar baterii cu litiu, eficiența de leșiere a litiu, nichel, mangan și cobalt a atins 94,56%, 96,62%, 96,54% și, respectiv, 98,39% la 70°C, în șase ore."

În testele inițiale, abordarea propusă de această echipă de cercetători a obținut rezultate foarte promițătoare, evidențiind potențialul său de a sprijini reciclarea la scară redusă, durabilă și la scară largă a materialelor scumpe și foarte căutate din interiorul LIB-urilor. Studiile viitoare ar putea ajuta la perfecționarea acestei metode, evaluând în același timp avantajele și limitările acesteia, deschizând potențial calea către implementarea ei în setările din lumea reală.

„Apreciem că această metodă poate oferi o abordare ecologică, de înaltă eficiență și economică pentru reciclarea LIB, satisfacând cererea în creștere exponențială pentru producțiile LIB”, au scris cercetătorii în lucrarea lor.