Riciclo batterie al litio: nascono catodi ad alte prestazioni

Rifiuti
Redazione
16 Gennaio 2024
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I ricercatori dell’Università di Birmingham hanno sperimentato un metodo per riciclare i materiali di scarto delle batterie a fine vita in materiali che possono essere utilizzati per i catodi di batterie di ” nuova generazione”.

Il team ha utilizzato il materiale recuperato dalle batterie EV a fine vita per sintetizzare composti con una struttura scomposta di salgemma (DRX).

I materiali DRX sono considerati una promettente alternativa alla consueta struttura a strati dei materiali catodici convenzionali, in quanto aumentano la capacità del catodo, consentendo lo sviluppo di batterie agli ioni di litio ricaricabili a più alta densità energetica.

I ricercatori sostengono che questa è la prima volta che tali materiali sono prodotti da materie prime riciclate.

I risultati dei test elettrochimici hanno mostrato prestazioni elevate, paragonabili ai materiali preparati con reagenti convenzionali ad alta purezza, dimostrando l’applicabilità di questo nuovo approccio.

Professor Peter Slater, co-direttore del Centro di Birmingham per lo stoccaggio dell’energia

“La sfida non riguarda più il riciclo. La chimica delle batterie si è evoluta notevolmente nell’ultimo decennio e, man mano che le batterie EV di vecchia generazione raggiungono la fine del ciclo di vita, i componenti vanno riciclati per ottenere sostanze chimiche che possano essere riutilizzate nelle batterie più recenti”.

Il catodo, che è la parte delle batterie che fornisce la corrente elettrica, è il limite principale per ottenere le batterie agli ioni di litio (LI) ad alta energia e a basso costo necessarie per la transizione verso le emissioni zero.

Per le batterie dei veicoli elettrici (EV), la sfida consiste nel progettare un catodo ad alta energia che mantenga la capacità di scaricare elettricità per un gran numero di cicli. Per gli esperti, la sfida consiste nel progettare processi di riciclo per le batterie agli ioni di litio quando raggiungono la fine della loro vita utile.

I ricercatori dell’Università di Birmingham hanno fatto un passo avanti in questa sfida, ponendosi l’obiettivo di “riciclare” i materiali delle batterie recuperate, in modo che i flussi di rifiuti delle attuali batterie EV possano essere utilizzati per produrre nuove batterie ad alte prestazioni.

La ricerca, pubblicata su ChemRxiV, è uno sviluppo di un lavoro precedente che aveva dimostrato che l’acido ascorbico (vitamina C) può essere utilizzato come agente di lisciviazione, sostituendo la necessità di utilizzare sostanze chimiche pericolose nel riciclaggio dei catodi.

Il team di ricerca guidato dal professor Peter Slater ha ora dimostrato che il materiale riciclato da un catodo contenente ossido di litio e manganese (LMO) e ossido “stratificato” ricco di nichel (LO) può essere riciclato in ossidi di litio e manganese e nichel (LMNO), un materiale per catodi ad alta tensione che sta suscitando un forte interesse commerciale.

Per lo studio attuale, i ricercatori hanno utilizzato l‘acido citrico (un componente naturale degli agrumi) come agente lisciviante per ridurre ulteriormente il numero di fasi del processo, che hanno applicato ai catodi di una Nissan Leaf di prima generazione a fine vita (modello 2011, 40.000 miglia), e hanno utilizzato l’LMO recuperato come punto di partenza per la sintesi di LMNO.

Hanno poi utilizzato il materiale riciclato per sintetizzare composti con struttura DRX.

Il team di ricerca sta lavorando su una serie di metodi per il riciclaggio e l’upcycling dei materiali dei catodi delle batterie ed è alla ricerca di partner a lungo termine per studi pilota, per fornire tecnologie alle infrastrutture esistenti o per collaborare a ulteriori ricerche per sviluppare approcci innovativi.

FONTE ARTICOLO: https://www.birmingham.ac.uk/news/2023/upcycling-battery-materials-for-next-generation-ev-batteries