من الممكن إعادة تصنيع البطاريات دون الحاجة إلى سحقها أو أذابتها

 

معلومات

تاريخ: 1 مايو 2021

مصدر: جامعة آلتو - فنلندا

ملخص: اكتشف الباحثون طريقة يمكن من خلالها إعادة استخدام الأقطاب الكهربائية في بطاريات الليثيوم (المستخدمة في الهواتف والسيارات الكهربائية والعديد من الأجهزة). أن عمليات إعادة التصنيع التقليدية تتضمن استخراج المعادن من البطاريات المكسورة أو التالفة عن طريق صهرها أو إذابتها، إلا أن العملية الجديدة تحتفظ بالمواد الخام للبطارية وطاقتها أيضًا.

 

 

الكوبالت في البطاريات

أدى انتشار السيارات الكهربائية والهواتف الذكية والأجهزة المحمولة إلى زيادة في تصنيع البطاريات القابلة لإعادة الشحن تقدر بنحو 25 في المائة على مستوى العالم كل عام. إلا انه من الممكن أن يحدث نقص في العديد من المواد الخام المستخدمة في البطاريات ، مثل الكوبالت ، قريبًا. قامت المفوضية الأوروبية بوضع مرسوم جديد لصناعة البطاريات ، والذي سيتطلب إعادة تدوير 95 في المائة من الكوبالت الموجود في البطاريات. ومع ذلك ، فإن طرق إعادة تدوير البطاريات الحالية بعيدة كل البعد عن انجاز مثل هكذا مشروع.

 

 

إعادة تصنيع البطاريات

اكتشف الباحثون في جامعة آلتو في فنلندا  طريقة يمكن من خلالها إعادة استخدام الأقطاب الكهربائية في بطاريات الليثيوم المحتوية على الكوبالت كما هي بعد تشبعها بالليثيوم. بالمقارنة مع عمليات إعادة التصنيع التقليدية ، والتي عادةً ما تستخرج المعادن من البطاريات المكسرة عن طريق صهرها أو إذابتها ، إلا أن العملية الجديدة تحتفظ بالمواد الخام القيمة في البطارية ، ومن المحتمل أيضًا ان توفر طاقتها.

 

توضح البروفيسور تانيا كاليو من جامعة آلتو قائله:

في دراستنا السابقة لكيفية تقدم بطاريات أكسيد الكوبالت الليثيوم ، لاحظنا أن أحد الأسباب الرئيسية لتلف وتعطب البطارية هو استنفاذ كمية الليثيوم في اقطاب البطارية. وحتى ان حدث هذا الشيء فمن الممكن أن تظل هياكل البطاريات مستقرة نسبيًا ، لذلك أردنا معرفة ما إذا كان يمكن إعادة استخدام هذه البطاريات.

 

 

بطاريات أيون الليثيوم

تحتوي بطاريات أيون الليثيوم القابلة لإعادة الشحن على قطبين كهربائيين تنتقل بينهما جزيئات مشحونة كهربائيًا. يستخدم أكسيد الكوبالت الليثيوم في أحد الأقطاب ، وفي معظم البطاريات ، يُصنع الآخر من الكربون والنحاس.

 

في طرق إعادة تصنيع البطاريات التقليدية ، تُفقد بعض المواد الخام للبطاريات ويتحول أكسيد الكوبالت الليثيوم إلى مركبات كوبالت أخرى ، والتي تتطلب عملية صقل كيميائية طويلة لتحويلها إلى مادة قطب كهربائي. تتجنب الطريقة الجديدة هذه العملية الطويلة والمكلفة: من خلال تجديد الليثيوم المستهلك في القطب من خلال عملية التحليل الكهربائي ، المستخدمة بشكل شائع في الصناعة ، يمكن إعادة استخدام مركب الكوبالت مباشرة.

 

 

نتائج الدراسة

أظهرت النتائج أن أداء الأقطاب الكهربائية المشبعة حديثًا بالليثيوم يكون مقارباً بالأداء وجيدًا مثل أداء البطاريات المصنوعة حديثاً. يعتقد كاليو أنه مع مزيد من التطوير ، ستعمل الطريقة أيضًا على نطاق صناعي واسع.

 

كما يقول كاليو :

من خلال إعادة استخدام هياكل البطاريات ، يمكننا تجنب الكثير من العمالة الشائعة في إعادة التصنيع وربما توفير الطاقة في نفس الوقت. نعتقد أن هذه الطريقة يمكن أن تساعد الشركات التي تطور إعادة التدوير الصناعية.

يهدف الباحثون بعد ذلك إلى معرفة ما إذا كان يمكن استخدام نفس الطريقة أيضًا مع بطاريات السيارات الكهربائية القائمة والمعتمدة على النيكل.

 

 

 

المصادر

1.       Materials provided by Aalto University. Note: Content may be edited for style and length.

2.      Katja Lahtinen, Eeva-Leena Rautama, Hua Jiang, Samuli Räsänen, Tanja Kallio. The reuse of LiCoO2 electrodes collected from spent Li‐ion batteries after the electrochemical re‐lithiation of the electrode. ChemSusChem, 2021; DOI: 10.1002/cssc.202100629