گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
با ظهور روشی پیشگامانه در دانشگاه کرنل، احیای باتریهای لیتیوم یونی فرسوده اکنون میتواند ۹۵ درصد ظرفیت اولیه خود را بازیابد که نویدبخش آیندهای پایدارتر برای وسایل نقلیه الکتریکی و الکترونیک است.
امروزه با گسترش روزافزون استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی (EV) و دستگاههای الکترونیکی قابل حمل، نیاز به مدیریت پایدار باتریهای لیتیوم یونی فرسوده بیش از پیش احساس میشود. فرآیندهای سنتی بازیافت این باتریها اغلب پرهزینه و انرژیبر هستند و به تخریب کامل سلولهای باتری برای استخراج مواد خام ارزشمند منجر میشوند. این در حالی است که بخش قابل توجهی از این باتریها تنها به دلیل کاهش ظرفیت، از رده خارج میشوند.
معرفی روش DEER؛ بازیافت نوین باتریهای لیتیوم یونی
دانشمندان دانشگاه کرنل روشی نوین و کمهزینه را برای بازیافت باتریهای لیتیوم یونی فرسوده توسعه دادهاند که آن را احیای مستقیم الکترود به الکترود (یا Direct Electrode-to-Electrode Regeneration) یا به اختصار DEER نامیدهاند. این فرآیند برخلاف روشهای سنتی که کل باتری را از بین میبرند، تنها بر روی احیای شیمیایی الکترودهای داخلی تمرکز دارد. باتریهای لیتیوم یونی معمولاً زمانی «پایان عمر» در نظر گرفته میشوند که ظرفیت آنها به حدود ۷۰ تا ۸۰ درصد ظرفیت اولیه کاهش مییابد، در حالی که بسیاری از اجزای اصلی آنها هنوز قابل استفاده هستند. روش DEER لایه SEI (یا Solid Electrolyte Interphase) که روی الکترودها تجمع مییابد و مانع عبور الکترونها میشود را بهصورت شیمیایی حذف میکند و به این ترتیب، باتریها تا ۹۵ درصد ظرفیت اولیه خود باز میگردند.
- دانشمندان آکسفورد راه افزایش سرعت شارژ باتریهای لیتیومی را کشف کردند
- چطور سلامت باتری آیفون و تعداد چرخههای شارژ را بررسی کنیم؟
- باتری دراگوناسکیل شیائومی؛ استانداردی جدید برای ایمنی خودروهای برقی
مزایای روش DEER و بهبود عملکرد باتریها
فرآیند DEER با غوطهور کردن الکترودهای باتری در یک حمام الکتروشیمیایی حاوی محلول خاصی به نام ۱،۳-دیمتیل-۲-ایمیدازولیدینون (DMI)، آنها را احیا میکند. این روش نه تنها رشد لایه SEI را معکوس میکند، بلکه یک لایه نازک فلوراید لیتیوم روی الکترودها تشکیل میدهد که سرعت رشد SEI را در چرخههای بعدی کاهش میدهد. محققان دریافتند که نرخ تخریب باتریها پس از احیا با DEER، از ۰.۰۷۲ درصد در هر چرخه به تنها ۰.۰۴۲ درصد کاهش مییابد. باتریهای احیاشده، پیش از افزایش دوباره نرخ تخریب، تا ۸۰۰ چرخه عملکرد مطلوب داشتند. همچنین، این فرآیند قابل تکرار است و یک دور احیای مجدد میتواند باتری را تا ۹۰ درصد ظرفیت اصلیاش بازگرداند. این تکنیک، بازیافت باتری را از مسئله استخراج منابع به یک فرآیند بازسازی تبدیل میکند که زمان، انرژی و تلاش مورد نیاز برای حفظ چرخه پایداری را به شکل قابل توجهی کاهش میدهد.
چالشها و چشمانداز آینده DEER در بازیافت باتریهای EV
با وجود نتایج امیدوارکننده، روش DEER جایگزین کاملی برای تمام تکنیکهای موجود بازیافت باتریهای لیتیوم یونی نیست. این روش تنها برای باتریهایی کاربرد دارد که ظرفیت خود را به دلیل تجمع لایه SEI از دست دادهاند، نه خرابیهایی مانند از دست دادن لیتیوم، ترکخوردگی ذرات یا آسیبهای مکانیکی. بنابراین، کاربرد DEER بیشتر در حوزه بازیافت باتریهای وسایل نقلیه الکتریکی (EV) متمرکز است که باتریها در ۷۰ تا ۸۰ درصد ظرفیت اولیه از رده خارج میشوند.
تزریق مستقیم الکترولیت DMI به سلول باتری برای احیای آن بدون جداسازی، نتایج ضعیفی داشته است؛ بنابراین DEER به جداسازی، فرآوری و شستشوی الکترودهای فرسوده نیاز دارد. اگرچه این فرآیند در شرایط آزمایشگاهی بهخوبی کار میکند، تکرار آن در مقیاس وسیع آسان نخواهد بود. محققان تخمین میزنند هزینه بازیافت با DEER حدود ۱۵.۲۵ دلار به ازای هر کیلوگرم خواهد بود که در مقایسه با ۲۶.۳۱ دلار برای روشهای پیرومتالورژی و هیدرومتالورژی سنتی، مقرون به صرفهتر است. با بلوغ فناوری، امکان بازیافت محلول DMI نیز وجود دارد که میتواند هزینهها را تا ۶۳ درصد دیگر کاهش دهد. با افزایش گسترده استفاده از خودروهای برقی، بهویژه در کشورهایی مانند چین که چالشهای جدی در بازیافت باتری EV دارند، DEER میتواند کاربردی گسترده و واقعی پیدا کند.