Νέα μέθοδος αποκαθιστά τις μπαταρίες λιθίου έως το 95%!

Καθώς τα ηλεκτρικά οχήματα και τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας γίνονται όλο και πιο σημαντικά, ένα βασικό πρόβλημα παραμένει: Οι μπαταρίες με την πάροδο του χρόνου αρχίζουν να χάνουν σημαντικά την απόδοσή τους! Τώρα, ερευνητές του Πανεπιστημίου Cornell έρχονται να προσφέρουν μια πολλά υποσχόμενη λύση, αναπτύσσοντας μια νέα μέθοδο αποκατάστασης μπαταριών λιθίου που μπορεί να επαναφέρει έως και το 95% της αρχικής τους χωρητικότητας.

Η τεχνολογία ονομάζεται Direct Electrode-to-Electrode Regeneration, ή DEER, και διαφοροποιείται ριζικά από τις συμβατικές μεθόδους ανακύκλωσης. Αντί να τεμαχίζει τα ηλεκτρόδια και να τα μετατρέπει σε λεγόμενη «μαύρη μάζα», η οποία στη συνέχεια απαιτεί ενεργοβόρες χημικές διεργασίες για την ανάκτηση των πολύτιμων μετάλλων, η DEER μέθοδος διατηρεί τα ηλεκτρόδια σχεδόν ακέραια.

Το βασικό πρόβλημα που λύνει η νέα μέθοδος είναι η συσσώρευση ενός στρώματος που ονομάζεται solid electrolyte interphase, ή SEI. Ένα λεπτό στρώμα SEI είναι απαραίτητο για τη σωστή λειτουργία της μπαταρίας. Ωστόσο, μετά από πολλούς κύκλους φόρτισης και εκφόρτισης, το στρώμα αυτό παχαίνει προβληματικά πολύ και έτσι αυξάνει την εσωτερική αντίσταση και μειώνει τη χωρητικότητα της μπαταρίας. Αυτός είναι ένας από τους κύριους λόγους για τους οποίους μπαταρίες σε ηλεκτρικά οχήματα και μεγάλες μονάδες αποθήκευσης ενέργειας αντικαθίστανται, ακόμη και όταν το υπόλοιπο υλικό τους παραμένει λειτουργικό.

Με τη μέθοδο DEER, τα ηλεκτρόδια αφαιρούνται χωρίς να καταστραφούν και τοποθετούνται σε ένα ηλεκτροχημικό λουτρό, το οποίο απομακρύνει με καθαρό τρόπο μόνο το ανεπιθύμητο στρώμα SEI. Στη συνέχεια, τα αποκατεστημένα ηλεκτρόδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε νέα μπαταρία. Η διαδικασία αφήνει επίσης ένα λεπτό στρώμα φθοριούχου λιθίου, το οποίο βοηθά στη σταθερότητα του ηλεκτροδίου και επιβραδύνει τη μελλοντική φθορά.

Στις δοκιμές, οι μπαταρίες που αποκαταστάθηκαν με τη νέα μέθοδο ανέκτησαν έως και το 95% της αρχικής τους ισχύος. Όταν οι ερευνητές επανέλαβαν τη διαδικασία στις ίδιες μπαταρίες, αυτές διατήρησαν περίπου το 90% της απόδοσής τους, ένδειξη ότι η διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας μπορεί να επεκταθεί σημαντικά.

Σύμφωνα με τις οικονομικές εκτιμήσεις της ερευνητικής ομάδας, η DEER μέθοδος θα μπορούσε να μειώσει το κόστος παραγωγής ανακυκλωμένων μπαταριών κατά 56%, ενώ παράλληλα περιορίζει την ατμοσφαιρική ρύπανση και την κατανάλωση νερού σε σύγκριση με τις σημερινές μεθόδους. Οι ερευνητές εργάζονται πλέον για την επέκταση της τεχνολογίας και σε άλλες μορφές φθοράς, όπως η απώλεια λιθίου, με στόχο την εφαρμογή της σε μπαταρίες ηλεκτρικών οχημάτων, βιομηχανικά συστήματα και μεγάλης κλίμακας υποδομές αποθήκευσης ενέργειας.

Η έρευνα αναρτήθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Energy & Environmental Science στις 9 Ιουνίου και μπορείτε να τη βρείτε πατώντας εδώ.