در حال حاضر، میلیون‌ها خودروی برقی در جاده‌ها حرکت می‌کنند، با این وجود، کمتر کسی به این سوال مهم پاسخ داده است که «چه اتفاقی در انتظار باتری‌های استفاده شده این خودروها خواهد بود؟».

دانشمندان می‌دانند که حتی وقتی، یک باتری به پایان عمر مفید خود می‌رسد، هنوز حاوی مواد ارزشمندی به ویژه لیتیوم است که می‌توان آنها را برای باتری‌های جدید بازیافت کرد، اما همچنان یافتن راهی مقرون به صرفه برای بازیافت لیتیوم، چالش‌انگیز باقی مانده است. اکنون، گروه پژوهشی شیمیدانان دانشگاه «ویسکانسین-مدیسون» بر این باور هستند که راه‌حلی برای بازیافت مقرون به صرفه لیتیوم از این باتری‌ها کشف کردند.

پژوهشگران به رهبری کیونگ-شین چوی، فرآیند الکتروشیمیایی جدیدی را توسعه دادند که می‌تواند بازیابی لیتیوم از باتری‌های قدیمی را بسیار مقرون‌به‌صرفه‌تر و سازگار با محیط زیست کند. آنان گفت‌وگو با خودروسازان بزرگ علاقه‌مند به این ایده را آغاز کرده‌اند.

این گروه بر روی نوعی باتری به نام «لیتیوم-آهن-فسفات» (LFP) تمرکز کرده است؛ این باتری‌ها به‌طور گسترده توسط تولیدکنندگانی مانند تسلا (Tesla) و بی وای دی (BYD) چین استفاده می‌شوند. در حالی که باتری‌های «لیتیوم-آهن-فسفات» نسبت به برخی انواع دیگر باتری، ایمن‌تر و ارزان‌تر هستند، اما حاوی فلزات گران‌قیمتی مانند نیکل یا کبالت نیستند. این مورد باعث شده است که چنین باتری‌هایی برای بازیافت  جذابیت کمتری داشته باشند.

چوی توضیح داد: در حال حاضر، هیچ روش اقتصادی قانع‌کننده‌ای برای بازیابی لیتیوم از باتری‌های «لیتیوم-آهن-فسفات» استفاده شده ارائه نشده است. استخراج لیتیوم از منابع طبیعی مانند سنگ و آب نمک اغلب ارزان‌تر، اما با هزینه‌های زیست‌محیطی هنگفت و عرضه محدود همراه است. وی افزود: برای ایجاد صنعت باتری پایدار، به روش‌های جدیدی برای بازیافت لیتیوم نیاز داریم.

فوریت پژوهش در این مورد ضروری شده است؛ اکنون، اتحادیه اروپا قوانین جدیدی را تصویب کرده است که از سال ۲۰۳۱، خودروهای برقی جدید فروخته شده در اروپا باید حداقل مقدار لیتیوم بازیافتی را شامل شوند. در حال حاضر، خودروسازان تحت فشار هستند تا روش‌های بازیافت عملی کشف کنند.

رویکردهای سنتی بازیافت به سوزاندن مواد در دماهای بسیار بالا یا انجام عملیات شیمیایی پیچیده متکی هستند. هر دو روش از مقادیر زیادی انرژی استفاده و ضایعات ایجاد می‌کنند همچنین برای باتری‌های «لیتیوم-آهن-فسفات» مقرون به صرفه نیستند.

گروه پژوهشی چوی، رویکرد متفاوتی در پیش گرفته است که فرآیند آنان شامل دو مرحله الکتروشیمیایی ساده می‌شود؛ ابتدا، یون‌های لیتیوم از باتری‌های قدیمی استخراج شده و در یک الکترود مخصوص ذخیره می‌شوند. سپس، لیتیوم در یک محلول جدید آزاد می‌شود که می‌توان آن را به عنوان ماده شیمیایی با خلوص بالا، برای استفاده در باتری‌های جدید جمع‌آوری و آماده کرد. این روش از مواد شیمیایی مضر اجتناب می‌کند، به شرایط خاصی نیاز ندارد و ضایعات کمی تولید می‌کند.

دانمشندان ثابت کردند که راهکار آنان هم روی باتری‌های استفاده شده و هم روی «توده سیاه»، ماده صنعتی ایجاد شده هنگام تجزیه باتری‌های قدیمی، کارایی دارد. اکنون آنان روی سیستم نمونه اولیه تحقیق می‌کنند.

چوی همچنین استارتاپی برای تجاری‌سازی این فناوری راه‌اندازی کرده و گام بعدی پژوهش‌های وی، افزایش مقیاس مقرون‌به‌صرفه‌تر بودن این روش خواهد بود تا این فرآیند را با سایر مراحل بازیافت که قبلا در صنعت استفاده می‌شد، مرتبط کند.

سایت ساینس گزارش کرد، در صورت موفقیت نتایج این پژوهش، نوآوری آنان می‌تواند به بستن حلقه‌ باتری‌های خودروهای برقی کمک و اقتصاد چرخشی واقعی ایجاد کند که در آن باتری دیروز، انرژی خودروی فردا را تامین می‌کند.

نتایج این پژوهش در نشریه  ACS Energy Letters منتشر شده است.

انتهای پیام