Az egyik utolsó akadály is elhárult a lítiumion-akkumulátorok hatékony újrahasznosításának útjából

Egy hongkongi kutatócsoport azonosított egy új mechanizmust, amely alapjaiban befolyásolja a fémek visszanyerését az akkumulátorokból. A felfedezés azért fontos, mert az értékes fémeket – a hagyományos újrahasznosítás során – beszennyező alumínium messze több problémát okoz, mint indokolt lenne.

A lítiumion-akkumulátorokat széles körben használják fogyasztói elektronikai eszközökben, elektromos járművekben és megújulóenergia-rendszerekben, így a hatékony újrahasznosításuk fenntarthatósági szempontból kulcsfontosságú. A Hongkongi Tudományos és Technológiai Egyetem (HKUST) professzora, Dan Tsang és csapata azonosított egy eddig nem ismert atomi szintű mechanizmust, amely akadályozta a lítiumion-akkumulátorok hatékony újrahasznosítását.

A felfedezés megkérdőjelezi a régóta fennálló feltételezéseket, és alapot ad ahhoz, hogy tisztább, nagyobb hozamú folyamatokkal lehessen visszanyerni a kritikus fontosságú fémeket, amelyeket jelenleg túl nagy mértékben szennyez be az alumínium.

A kutatók fejlett anyagvizsgáló technikákkal és modellezéssel kimutatták, hogy az alumínium – amely a lítiumion-akkumulátorok mechanikai szétszerelése során kerül a rendszerbe – behatol a nikkel–kobalt–mangán (NCM) katódkristályokba, és átalakítja azok belső kémiai szerkezetét. Ezt a kioldást nehezítő folyamatot évtizedeken át csak operatív kellemetlenségként kezelték, de a HKUST kutatói most megállapították, hogy hogyan működik, ezáltal lehetségessé vált, hogy a jövőben elkerüljük. A vizsgálataik szerint az alumíniumatomok szelektíven helyettesítik a kobaltot, rendkívül stabil alumínium–oxigén kötéseket hoznak létre, és ezzel gátolják a kritikus fémek kioldódását a lúgozás során.

„Még egészen kis mennyiségű alumíniumszennyezés is alapjaiban változtathatja meg az NCM-anyagok viselkedését az újrahasznosító rendszerekben. Ez szemléletváltást igényel az akkumulátorok újrahasznosításánál fellépő szennyeződések kezelésében” – szögezte le közleményben Tsang.

A tanulmány azt is feltárta, hogy az újrahasznosításhoz használt oldószerek típusa befolyásolja az alumínium viselkedését, vagyis az alumínium hatása oldószerfüggő. Az alumínium például lassítja a fémek kioldódását hangyasavban, de gyorsítja ammóniában, és vegyes eredményeket mutat más oldószerek esetén.

Ezek a felfedezések világos útvonalat jelölnek ki a lítiumion-akkumulátorok újrahasznosításának két kulcsfontosságú akadályának kezelésére: a szennyeződések hatására és az energiaigényre. A precíz szennyeződéselemzéssel és az intelligens lebontási stratégiákkal a kutatás olyan eszközöket ad az ipar és a döntéshozók kezébe, amelyek segítik a fenntartható akkumulátor-visszanyerési rendszerek kiterjesztését – állítja a vonatkozó tanulmány.

Gábor János, NEW technology