Innovazioni nel litio a fine vita

Per realizzare una batteria agli ioni di litio, i componenti devono essere estratti e raffinati. Vengono costruiti i catodi e prodotte le batterie. Quando le batterie non mantengono più la carica, devono essere riciclate per recuperare il maggior numero possibile di metalli e plastica.

Articolo da | ERI

Recentemente è arrivata la notizia che un'azienda tecnologica ha inventato una nuova batteria agli ioni di litio che ha un ingombro ridotto. Sostituisce la grafite negli anodi con silicio. Contiene più energia. Infatti, se utilizzata in un fitness tracker, la densità di energia della batteria era maggiore di circa il 20%.

In questo momento, le nuove batterie con anodi di silicio sono presenti nei fitness tracker indossabili. L'azienda che li ha sviluppati ha collaborazioni con BMW e Daimler. Mentre la tecnologia relativa alla produzione delle batterie agli ioni di litio continua, sono previste innovazioni nello smaltimento e nel riciclaggio delle batterie agli ioni di litio a fine vita?

Per realizzare una batteria agli ioni di litio, i componenti devono essere estratti e raffinati. Vengono costruiti i catodi e prodotte le batterie. Quando le batterie non mantengono più la carica, devono essere riciclate per recuperare il maggior numero possibile di metalli e plastica. Ciò consente loro di essere riutilizzati per realizzare nuove batterie.

Le persone spesso credono che non sia un processo economicamente vantaggioso. La verità è che, grazie alle innovazioni sia nella produzione che nel riciclaggio, le batterie agli ioni di litio sono batterie convenienti da produrre e riciclare. Tutto si riduce ai cambiamenti tecnologici.

C'è una ragione più importante per focalizzare l'attenzione sul riciclaggio delle batterie a fine vita. Gli esperti ritengono che le scorte di cobalto e litio saranno limitate a partire dal 2024. Si prevede che le scorte di nichel andranno bene fino al 2025, ma ad un certo punto potrebbero anche iniziare a diminuire. I progressi nella produzione delle batterie e l’attenzione al riciclaggio di questi materiali preziosi sono passaggi essenziali nella produzione.

Il Dipartimento degli Stati Uniti ha collaborato con la National Electrical Manufacturers Association per creare standard di riciclaggio per le batterie agli ioni di litio. Una volta adottati questi standard di riciclaggio, lo smaltimento e il riciclaggio delle batterie a fine vita diventeranno al centro dell’attenzione. Nel frattempo, molte aziende e organizzazioni stanno già lavorando duramente per cambiare il gioco delle batterie agli ioni di litio.

Attualmente, i metalli nelle batterie agli ioni di litio esaurite non sono di basso valore perché sono presenti diversi ossidi. Ne hai una varietà come litio cobalto, litio nichel manganese cobalto, litio nichel cobalto alluminio, litio ferro fosfato. I produttori di batterie cercano metalli puri. La qualità è importante. L'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia ha scoperto un modo economicamente vantaggioso per riciclare le batterie agli ioni di litio. Non è facile.

Ciò che il DOE ha scoperto è che la flottazione della schiuma può separare i materiali. Come funziona la flottazione della schiuma? Gli ossidi delle batterie esauste entrano nelle vasche di flottazione e tramite i miscelatori viene pompata aria che contribuisce a rendere schiumosa la soluzione. I materiali catodici tipicamente affondano sul fondo dopo aver assorbito l'acqua. In questo caso, hanno scoperto che l’aggiunta di un additivo chimico che impediva l’assorbimento dell’acqua faceva galleggiare l’ossido di litio nichel manganese cobalto. Ciò ha lasciato affondare l’ossido di litio e manganese.

Dopo la separazione, hanno testato i materiali del catodo. Avevano livelli di purezza superiori al 95%. Grazie a questa scoperta, aumentano le probabilità che i produttori di batterie acquistino batterie riciclate rispetto a quelle appena estratte.

Uno studio del Worcester Polytechnic Institute ha scoperto che le batterie realizzate con materiali riciclati hanno prestazioni migliori. In questo studio del professor Yan Wang, la polvere catodica riciclata è stata testata e confrontata con la nuova polvere. Tutti i materiali riciclati sono durati più del 50% in più.

La polvere prodotta dalla nuova polvere catodica era scesa al 70% della capacità dopo 7.600 cicli. Per la polvere catodica riciclata, sono stati necessari 11.600 cicli prima di scendere al 70% della capacità. In questo studio, le batterie riciclate si sono rivelate l’opzione migliore.