Ученые и инженеры калифорнийского университета Сан-Диего разработали процесс полного восстановления катода литий-ионного аккумулятора, утратившего свои функции вследствие многократной перезарядки. Изготовив по этой технологии батарею с восстановленным катодом, исследователи получили аккумулятор с характеристиками нового.
Результаты этой работы станут решением всех экологических проблем, связанных с утилизацией отработавших литий-ионных аккумуляторов, отмечает Science Daily. В настоящее время во всем мире перерабатывается лишь 5% таких батарей. Новая же технология позволит превратить все эти отходы обратно в работающие батареи, экономя при этом ценные минеральные ресурсы.
“В будущем нас ждут миллионы тонн старых аккумуляторов, особенно с развитием электрического транспорта, их неясно, куда их девать. Кроме того, истощаются запасы лития и кобальта», – предупреждает соавтор исследования Чжен Чен, преподаватель наноинженерии в университете Сан-Диего.
Кстати, метод пригоден для восстановления не только катодов из литиевой окиси кобальта, которая широко используется в потребительских электронных устройствах, включая смартфоны и ноутбуки. Технология годится и для катодов из сплава никеля, марганца и кобальта, которые применяются в большинстве электромобильных батарей.
На первом этапе метод предусматривает отфильтровывание частиц катода из отработавших аккумуляторов. Затем катоды и собранные частицы помещаются в горячий щелочной раствор, содержащий литиевую соль, причем данный раствор можно использовать многократно.
После завершения химической реакции восстановления катоды проходят короткий процесс отжига с нагревом до 800 градусов и очень медленно охлаждаются. В результате восстанавливается не только концентрация лития в катоде катода, но и строение его атомов, причем практически в исходном состоянии.
В целом, для восстановления 1 килограмма катодов процесс переработки использует 5,9 мегаджоулей энергии, эквивалентных ¾ чашки бензина. Теперь перед инженерами стоит задача оптимизировать этот процесс для промышленного использования. Кроме того, команда Чена намерена расширить использоваться данной технологии на все типы анодов.