Ett forskarteam lett av Dr. Jung-Je Woo vid Gwangju Clean Energy Research Center vid Korea Institute of Energy Research (KIER) har utvecklat en kostnadseffektiv och miljövänlig teknik för att återvinna katodmaterial från förbrukade litiumjonbatterier.
Med den ökande spridningen av elfordon och mobila enheter har hanteringen av förbrukade batterier blivit en stor global utmaning. År 2040 förväntas antalet avställda elfordon överstiga 40 miljoner, vilket leder till en kraftig ökning av förbrukade batterier. Utvecklingen av avancerad återvinningsteknik har därför blivit en brådskande prioritet, eftersom metallerna i batterier utgör en betydande risk för mark- och vattenföroreningar.
Konventionell batteriåtervinning innebär vanligtvis strimling av använda batterier och utvinning av värdefulla metaller som litium, nickel och kobolt genom kemiska processer. Denna process kräver dock högkoncentrerade kemikalier* som genererar avloppsvatten. Dessutom är energiförbrukningen extremt hög, eftersom det krävs högtemperaturugnar, vilka också bidrar avsevärt till koldioxidutsläpp.
Direktåtervinningsteknik, som återvinner och rekonstruerar originalmaterialen utan kemisk förändring, lockar därför ett växande intresse. Direktåtervinning har dock även nackdelar, eftersom den kräver höga temperaturer och högt tryck samt involverar komplexa processer som är både tidskrävande och kostsamma.
Forskargruppen har utvecklat en ny teknik för direkt återvinning av förbrukade katodmaterial från litiumjonbatterier, och övervinner begränsningarna med konventionella återvinningsmetoder genom en enkel process. Denna innovativa metod återställer den förbrukade katoden till sitt ursprungliga tillstånd genom att doppa den i en återvinningslösning vid rumstemperatur och tryck, vilket effektivt fyller på litiumjonerna.
Nyckeltekniken är tillämpning av galvanisk korrosion med en saneringslösning. Galvanisk korrosion uppstår när två olika material är i kontakt med varandra i en elektrolytmiljö, vilket leder till selektiv korrosion av den ena metallen för att skydda den andra. Genom att använda denna offermekanism har forskargruppen innovativt anpassat detta fenomen för tillämpning inom batteriåtervinning.
Bromet i återvinningslösningen utlöser spontan korrosion vid kontakt med aluminiumet i det förbrukade batteriet. Under denna process frigörs elektroner från det korroderade aluminiumet och överförs därefter till det förbrukade katodmaterialet. För att bibehålla laddningsneutralitet införs litiumjoner i återvinningslösningen i katodmaterialet. Denna återvinning av litiumjoner återställer katodmaterialet till dess ursprungliga tillstånd.
Till skillnad från konventionella metoder som kräver att det använda batteriet demonteras, sker återvinningsreaktionen direkt i cellen, vilket avsevärt ökar effektiviteten i återvinningsprocessen.
Forskargruppen bekräftade genom elektrokemiska prestandatester att den restaurerade katoden uppnår en kapacitet motsvarande den hos nya material.
Dr. Jung-Je Woo, huvudforskaren, förklarade: ”Denna forskning introducerar en ny metod för att regenerera förbrukade katodmaterial utan behov av högtemperaturvärmebehandling eller skadliga kemikalier.” Han betonade vidare: ”Direkt återvinning av kasserade elbilsbatterier har stor potential för att avsevärt minska koldioxidutsläppen och skapa en cirkulär ekonomi.”
*Exempel på miljögiftiga kemikalier som produceras
Vätefluorid, fluorhaltiga litiumsalter, tungmetaller, organiska lösningsmedel (t.ex. etylacetat, metylformiat, propylenkarbonat…)
ursprungliga publikation
Läs också
Sällsynta jordartsmetaller: första konkreta stegen mot en cirkulär ekonomi | Pugnalom
