98% התאוששות – מדענים מפתחים שיטת מיחזור סוללות חדשה ומשופרת

מדענים פיתחו שיטה פורצת דרך למיחזור סוללות ליתיום-יון על ידי שימוש בטכניקת הפרדה מגנטית המטהרת ביעילות את חומרי הסוללה, תוך שמירה על שלמותם המבנית והתפקוד.

צוות מחקר באוניברסיטת רייס, בראשותו של ג'יימס טור, פרופסור TT ו-WF Chao לכימיה ופרופסור למדעי חומרים וננו-הנדסה, עוסק באתגר הסביבתי של מיחזור יעיל של סוללות ליתיום-יון ככל שהשימוש בהן ממשיך לעלות.

הצוות היה חלוץ בשיטה חדשה להפקת חומרים פעילים מטוהרים מפסולת סוללות כפי שמפורט בכתב העת תקשורת טבע ב-24 ביולי. לממצאיהם יש פוטנציאל להקל על הפרדה ומיחזור יעילה של חומרי סוללה יקרי ערך בתשלום מינימלי, התורמים לייצור ירוק יותר של כלי רכב חשמליים (EVs).

"עם העלייה בשימוש בסוללות, במיוחד ברכבי רכב חשמליים, הצורך בפיתוח שיטות מיחזור בר קיימא דוחק", אמר טור.

טכניקות מיחזור קונבנציונליות כוללות בדרך כלל פירוק חומרי סוללה לצורות היסוד שלהם באמצעות תהליכים תרמיים או כימיים עתירי אנרגיה, שהם יקרים ובעלי השפעות סביבתיות משמעותיות.

שיטת מיחזור חדשנית תוך שימוש במאפיינים מגנטיים

הצוות הציע כי תכונות מגנטיות יכולות להקל על ההפרדה והטיהור של חומרי סוללה מבוזבזים.

החידוש שלהם משתמש בשיטה הידועה בשם חימום ג'ול פלאש ללא ממס (FJH). טכניקה זו שהגה טור כוללת העברת זרם דרך חומר בעל התנגדות בינונית כדי לחמם במהירות ולהפוך אותו לחומרים אחרים.

באמצעות FJH, החוקרים חיממו פסולת סוללה ל-2,500 קלווין תוך שניות, ויצרו תכונות ייחודיות עם קונכיות מגנטיות ומבני ליבה יציבים. ההפרדה המגנטית אפשרה טיהור יעיל.

במהלך התהליך, קתודות הסוללה המבוססות על קובלט – המשמשות בדרך כלל ברכבי רכב חשמליים וקשורות לעלויות כספיות, סביבתיות וחברתיות גבוהות – הראו באופן בלתי צפוי מגנטיות בשכבות תחמוצת הקובלט החיצוניות של הספינל, מה שמאפשר הפרדה קלה.

גישת החוקרים הביאה לתשואה גבוהה של שחזור מתכת סוללה של 98% עם ערך מבנה הסוללה נשמר.

"יש לציין כי זיהומי המתכת הצטמצמו באופן משמעותי לאחר ההפרדה תוך שמירה על המבנה והפונקציונליות של החומרים", אמר טור. "מבנה הכמות של חומרי הסוללה נשאר יציב ומוכן להרכבה מחדש לקתודות חדשות."

המחקר נתמך על ידי משרד חיל האוויר למחקר מדעי, חיל ההנדסה של צבא ארה"ב ERDC ומילגת אקדמיית האורז.