کرمان رصد - ایسنا / یک تیم تحقیقاتی آمریکایی در یک پیشرفت بزرگ توانستند لیتیوم خالص را به میزان 99.79 درصد از باتری‌های مصرف‌شده خودروهای برقی بازیابی کنند.
محققان آمریکایی موفق شدند برای نخستین بار 99.79 درصد لیتیوم خالص را از باتری‌های مصرف‌شده خودروهای برقی بازیابی کنند. آنها همچنین روشی ایمن و مقیاس‌پذیر برای بازیافت آندهای لیتیوم-فلز بسیار واکنش‌پذیر ایجاد کردند.
بازار ![]()
به نقل از اس‌ای، محققان با تمرکز بر ابتدا و انتهای چرخه عمر باتری، با چالش‌های کلیدی در فناوری باتری مقابله می‌کنند. اکنون گروهی از موسسه پلی‌تکنیک ووستر(WPI) در ماساچوست، عملکرد باتری را بهبود بخشیده و یک روش بازیافت پایدار معرفی کرده‌اند.
این تیم به رهبری پروفسور یان وانگ(Yan Wang)، بر بهبود باتری‌های حالت جامد تمرکز کرد. این باتری‌ها جایگزینی ایمن‌تر و پایدارتر برای باتری‌های لیتیوم-یونی معمولی در نظر گرفته می‌شوند.
ماده آلاییده شده با آهن
ماده آلاییده شده با آهن(iron-doped) که به تازگی توسعه یافته است، طراحی باتری‌های حالت جامد نسل بعدی را ساده می‌کند.
این ماده به یک مسئله مهم در باتری‌های حالت جامد به نام ناسازگاری بین الکترولیت‌های حالت جامد مبتنی بر هالید و آندهای لیتیوم-فلز می‌پردازد.
این مشکل معمولاً با اضافه کردن لایه‌های محافظ حل می‌شود، اما این لایه‌ها هم هزینه و هم پیچیدگی باتری‌ها را افزایش می‌دهند.
محققان این مشکل را با آلایش کلرید لیتیوم-ایندیوم با آهن حل کردند.
این روش، ماده‌ای ایجاد کرد که می‌تواند تماس مستقیم و پایداری با آندهای لیتیوم-ایندیوم برقرار کند و نیاز به یک لایه محافظ پرهزینه و پیچیده را از بین ببرد.
جالب توجه است که این ماده جدید، رسانایی یونی عالی را حفظ کرد و پایداری طولانی‌مدت چشمگیری را نشان داد.
سلول‌های کامل باتری با استفاده از این ماده توانستند بیش از 300 چرخه شارژ-تخلیه‌شارژ را تکمیل کنند، در حالی که همچنان 80 درصد از ظرفیت اولیه خود را حفظ کردند. این یک معیار کلیدی برای طول عمر باتری است.
علاوه بر این، سلول‌های متقارن که برای مطالعه پایداری خود الکترولیت استفاده می‌شوند، بیش از 500 ساعت بدون تخریب کار کردند. گفته می‌شود این نتایج، اولین نمایش از این دست در این زمینه برای نمایش این نوع پایداری طولانی‌مدت هستند.
وانگ می‌گوید: این کار، آلایش آهن را به عنوان یک استراتژی مؤثر برای ساده‌سازی طراحی باتری حالت جامد و در عین حال افزایش پایداری و عملکرد، تثبیت می‌کند.
بازیافت آندهای لیتیوم
محققان همچنین روشی ایمن و مقیاس‌پذیر برای بازیافت آندهای فلز لیتیوم بسیار واکنش‌پذیر ایجاد کردند. آنها با استفاده از یک واکنش تراکم آلدولی خودگردان با «اَسِتون»، تیم تحقیقاتی توانست آندهای لیتیوم مصرف‌شده را به کربنات لیتیوم ارزشمند(Li2CO3) تبدیل کند.
قابل توجه است که ماده حاصل بسیار خالص بود و به خلوص 99.79 درصد رسید که از استانداردهای مواد مورد استفاده در باتری‌های جدید فراتر می‌رود.
محققان با استفاده از کربنات لیتیوم بازیابی شده برای تولید مواد کاتدی جدید، امکان‌سنجی فرآیند بازیافت خود را در دنیای واقعی اثبات کردند. سپس این کاتدهای جدید آزمایش شدند و مشخص شد که عملکرد الکتروشیمیایی قابل مقایسه با کاتدهای تجاری دارند.
این آزمایش نشان داد که ماده بازیافتی از کیفیت بالایی برخوردار است و می‌تواند دوباره در فرآیند تولید باتری ادغام شود.
این توسعه، روشی عملی برای کاهش وابستگی به استخراج جدید لیتیوم فراهم می‌کند که به نوبه خود به کاهش هزینه‌های تولید و تسریع در پذیرش فناوری‌های انرژی پاک‌تر کمک می‌کند.
وانگ می‌گوید: این روش یک راه‌حل مؤثر برای یکی از مهم‌ترین چالش‌های صنعت باتری است. ما با تبدیل یک مسئولیت ایمنی به نیروی محرکه‌ای برای بازیابی، فرآیندی ایجاد کرده‌ایم که هم برای پذیرش در صنعت، عملی است و هم برای ساختن آینده‌ای پایدارتر در زمینه انرژی حیاتی است.
این روش می‌تواند منجر به ایجاد باتری‌های لیتیومی قدرتمندتر، ایمن‌تر و پایدارتر برای آینده وسایل نقلیه الکتریکی و ذخیره‌سازی انرژی تجدیدپذیر شود.
این یافته‌ها در دو مجله Joule و Materials Today به تفصیل شرح داده شده‌اند.