Ученые разработали электрохимическую ванну, которая возвращает старым литиевым батареям почти заводские показатели. Новая технология сохраняет электроды целыми и снижает затраты на переработку аккумуляторов на 56%.
Традиционная утилизация отработанных батарей от электромобилей и электроники — сложный и экологически грязный процесс. Детали полностью разрушают, измельчают в порошок, а затем с помощью высоких температур или агрессивной химии пытаются извлечь ценные металлы. Инженеры из Корнеллского университета (США) предложили радикально иной, бережный подход к переработке, восстанавливая исходные компоненты.
Почему батареи теряют емкость
По мере старения литий-ионных аккумуляторов на их электродах нарастает слой твердого электролитного межфазного соединения. Изначально эта тонкая пленка необходима для корректной работы устройства, но после тысяч циклов зарядки она неизбежно утолщается.
Из-за этого нароста повышается сопротивление и критически падает рабочая емкость. Именно этот налет становится главной причиной выхода из строя батарей, которые структурно остаются абсолютно исправными. В них все еще содержатся ценные литий, никель, кобальт и медь, но традиционные методы переработки заставляют уничтожать эту структуру ради создания новых электродов.
Растворитель вместо тяжелого пресса
Новая технология получила название DEER. Специалисты аккуратно вскрывают отработанный аккумулятор и достают из него целые электроды. Затем их подключают к токосъемнику и помещают в ванну со специальным химическим раствором.
Жидкость мягко растворяет вредный утолщенный слой, оставляя после себя обновленный компонент, который сразу готов к установке в новую батарею. В процессе очистки на поверхности формируется тончайшая защитная пленка из фторида лития. Она повышает общую стабильность устройства и заметно замедляет его дальнейший износ.
Экономия и польза для экологии
Результаты экспериментов превзошли ожидания: старые элементы питания восстанавливаются до 95% от своей первоначальной емкости. Когда исследователи повторили процесс для аккумулятора, который прошел уже второй жизненный цикл, деталь все равно сохранила около 90% первоначального заряда.
Анализ показал, что широкое внедрение технологии сократит стоимость производства восстановленных батарей на 56%. Вдобавок метод существенно снижает потребление пресной воды и выбросы вредных веществ в атмосферу. Сейчас авторы проекта планируют адаптировать технологию для крупных промышленных систем хранения энергии.
Ранее Наука Mail рассказывала, что натриевые батареи из Китая догнали технологии Tesla.
