Araştırmacılar pil atığını hızla 2.500 Kelvin’e kadar ısıtarak farklı manyetik kabuklara ve kararlı çekirdeklere sahip yapılara dönüştürdüler. Yöntem, batarya malzemelerinin düşük maliyetle düzgün bir şekilde ayrıştırılmasına ve geri dönüştürülmesine yardımcı olacak.
Batarya geri dönüşümü için yüksek sıcaklıklarda çalışıldı
Yöntem aynı zamanda elektrikli araçların daha çevreci bir şekilde üretilmesine katkıda bulunacak ve lityum-iyon pillerin verimli bir şekilde geri dönüştürülmesine yönelik çevre sorununu çözecek. Rice Üniversitesi’nde T.T. ve W.F. Chao Kimya Profesörü ve malzeme bilimi ve nano mühendislik profesörü James Tour liderliğindeki araştırma ekibi, manyetik özelliklerin kullanılmış pil malzemelerinin ayrılmasını ve saflaştırılmasını kolaylaştırabileceğini öne sürdü.
Özellikle elektrikli araçlarda batarya kullanımının artmasıyla birlikte, sürdürülebilir geri dönüşüm yöntemlerinin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmakta. Batarya geri dönüşüm teknikleri, enerji depolama cihazlarının pahalı ve çevresel etkileri olan enerji yoğun termal veya kimyasal işlemlerle elementel formlarına ayrıştırılmasını içeriyordu. Bu çalışmada araştırmacılar, orta derecede dirençli bir malzemeyi hızla ısıtmak ve başka maddelere dönüştürmek için içinden akım geçirmeyi içeren solventsiz flaş Joule ısıtma (FJH) yöntemini kullandılar.
Araştırmacılar FJH kullanarak pil atığını saniyeler içinde 2.500 Kelvin’e kadar ısıtarak manyetik kabuklar ve kararlı çekirdek yapıları ile benzersiz özellikler oluşturdu. RICE araştırmacılarına göre, manyetik ayırma etkili bir saflaştırma sağladı. Yöntemleri, pil yapısının değeri korunarak yüzde 98’lik yüksek bir pil metali geri kazanım verimi ile sonuçlandı.
İşlem sırasında, tipik olarak elektrikli araçlarda kullanılan ve yüksek finansal, çevresel ve sosyal maliyetlerle ilişkilendirilen kobalt bazlı pil katotları, beklenmedik bir şekilde dış spinel kobalt oksit katmanlarında manyetizma göstererek kolay ayrılmaya izin verdi.
Nature Communication dergisinde yayınlanan araştırma, atık katotlardan taze katotları geri kazanmak için manyetik ayırma ile birleştirilen yöntemi ve ardından katı hal yeniden litifikasyonunu sundu. Tüm süreç flaş geri dönüşüm olarak adlandırılıyor. FJH sonrasında katotlar, hiyerarşik özelliklere sahip sağlam çekirdek yapıları ortaya çıkararak yeni katotlara dönüştürülmelerinin fizibilitesine işaret etmektedir. Yeniden oluşturulmuş katotlar ayrıca LIB’lerde kullanılmış ve yeni ticari muadilleriyle karşılaştırılabilir iyi elektrokimyasal performans göstermiştir.
