Нова технология от Корнел възстановява до 95% от капацитета на износени литиево-йонни батерии

Изследователи от Корнелския университет разработиха иновативна технология, която позволява възстановяването на до 95% от първоначалния капацитет на износени литиево-йонни батерии. Новият метод, наречен „Директна регенерация електрод-електрод“, избягва традиционното механично раздробяване и преработка на компонентите, предлагайки по-ефективен и устойчив подход към рециклирането.

Причина за деградацията на акумулаторите

Основният фактор за загубата на капацитет при литиево-йонните батерии е прогресивното удебеляване на междинния слой между електролита и електрода. Макар електродите да остават конструктивно здрави, този слой увеличава вътрешното съпротивление и намалява ефективността на батерията, което я прави непригодна за използване в електромобили или системи за съхранение на енергия.

Традиционните методи за рециклиране изискват демонтаж, раздробяване и извличане на ценни суровини като литий, никел, кобалт, манган, мед и алуминий чрез пирометалургични или хидрометалургични процеси. Новият подход на учените от Корнел запазва електродите непокътнати.

Процес на електрохимична регенерация

При новата процедура разглобените батерии се поставят в електрохимичен разтвор с 1,3-диметил-2-имидазолидинон. Този разтвор премахва удебеления междинен слой, без да уврежда самия електрод. След обработката се образува тънък слой от литиев флуорид, който стабилизира повърхността и предотвратява повторно натрупване на отлагания.

„Поправяме електродите такива, каквито са, без да ги раздробяваме или смиламе, след което ги поставяме в нова батерия. Именно разтварянето на слоя позволява възстановяването на капацитета до 95%“, посочва проф. Вибха Калра от катедрата по химично инженерство в Корнел.

Икономически и екологични ползи

Анализ, извършен с помощта на софтуер на ReCell Center към Argonne National Laboratory, показва, че методът може да намали разходите за производство на рециклирани батерийни клетки с около 56%. Технологията също така намалява потреблението на вода и емисиите на вредни вещества в сравнение с конвенционалните методи.

Изследователите са установили, че процесът може да се прилага многократно. След втори цикъл на регенерация, батерията запазва приблизително 90% от първоначалния си капацитет. В момента технологията е приложима за батерии със запазеност между 70% и 80%, типична за демонтираните акумулатори на електромобили.

Бъдещи цели

Следващата стъпка на екипа е да разшири приложението на метода към батерии с по-висока степен на деградация, включително такива, при които е настъпила загуба на литий. Успехът в тази област би отворил възможности за мащабно използване на технологията в индустриалните системи за съхранение на енергия.