Hiába nagy a lítium-ion akkumulátorok gyártásához szükséges kritikus ásványok iránti kereslet, hiány van belőlük. Különösen az Egyesült Államokban, amelynek olyan erőforrások importjára kell támaszkodnia a gyártás során, mint a nikkel és a kobalt. A kutatók folyamatosan dolgoznak az olyan eljárásokon, amelyekkel a már legyártott akkumulátorok élettartamát lehetne megnövelni – számol be róla a Techxplore.
A Cornell kutatói most egy hatékonyabb és költségkímélőbb módszert fejlesztettek ki, hogy visszanyerhessék az akkumulátorok szinte teljes, a végleges elhasználódás előtti élettartamát. Az elektródák regenerálására szolgáló elektrokémiai oldat segítségével az újrahasznosított akkumulátorok eredeti teljesítményük akár 95%-át is visszanyerhetik, és újrafelhasználás esetén tovább tartanak – mutatták ki a kutatók. Az eljárás a jelenlegi újrahasznosítási költségeket is 56%-kal csökkenthetné, és jobban is kímélné a környezetet, mint a jelenlegi módszerek.
Az akkumulátoripar évtizedek óta lineáris „elvitel-gyártás-megsemmisítés” megközelítést alkalmat. E folyamatban a használt akkumulátorokat hulladéklerakókban temetik el, ám ez nem kevés kockázattal jár: a bomlásnak indult elemek toxinjai kiszivároghatnak a környezetbe, de magsa környezeti hőmérséklet, vagy nem megfelelő elhelyezés esetén akár tüzet is okozhatnak – mondja a projektet vezető Vibha Kalra, a Cornell Duffield Műszaki Főiskola Fred H. Rhodes vegyészmérnöki professzora. Viszont figyelembe kell venni az ellátási láncra nehezedő terhet is.
„Ezeknek a lítium-ion akkumulátoroknak a megjelenésekor még senki sem gondolt arra, hogy az előállításukhoz szükséges ásványok milyen korlátozottan állnak rendelkezésre a földkéregben” – teszi hozzá Kalra. „Az utóbbi években végre kezdünk rájönni, hogy nem lehet „csak úgy”, folyamatosan akkumulátorokat gyártani, mert nincs hozzá elég anyagunk. És nyilvánvalóan magas a geopolitikai kitettségünk is, hiszen például az Egyesült Államok különösen nem rendelkezik jelentős tartalékokkal.”
Kalra csapata kifejlesztett egy közvetlen elektróda-elektróda regenerációnak (DEER) nevezett módszert, amelyben a használt akkumulátor egyes elektródáit még ép állapotban eltávolítják, és az áramgyűjtőhöz csatlakoztatják, majd egy külön cellába helyezik, amely 1,3-dimetil-2-imidazolidinont tartalmazó elektrokémiai oldatból áll. Ez feloldja a vastag szigetelőréteget (az úgynevezett szilárd elektrolit határfelületet), amely egyébként idővel csökkentené az akkumulátor kapacitását. A feloldódással a kutatók 95%-os kapacitás-visszanyerést is realizáltak, amelyből levonták a következtetést, miszerint az eljárással nagy értékben lerövidíthető a körforgási ciklus.
Következő lépésként az eljárást ipari akkumulátorokon szeretnék alkalmazni, valamint vizsgálják az akkumulátorok lebomlásának más formáit, különösen a lítiumveszteség megelőzésének lehetőségeit is.
