Egy új módszernek köszönhetően jelentősen megugorhat az újrahasznosítás mértéke és igénye.

A lítiumion-akkumulátorokkal napjainkban számtalan helyen találkozhatunk az elektromos járművektől kezdve, a laptopokon át, a telefonokig és kezünkön lévő óráig. Ezek az akkuk mind a hordozható elektronikus rendszerek, mind a megújuló energiák tárolása szempontjából fontosak, de akkora irántuk az igény, hogy azt bányászattal már alig lehet kielégíteni. A bányászat ráadásul drága, körülményes és a környezetre is nagy terhet ró.

A lítiumion-akkuk hatékony újrahasznosítása így kulcsfontosságú lehet a fenntarthatóbb jövő felé. Az akkumulátorok újrafeldolgozásának lehetősége ugyanakkor még csak mostanában kezd elterjedni a piacon. A gyártók sokáig hezitáltak, attól tartva, hogy az újrahasznosított anyagokból készült termékek minősége esetleg nem éri el az újonnan bányászott ásványokból készültekét. Ez pedig rövidebb élettartamhoz és több meghibásodáshoz vezethet, ami sok esetben komoly következményekkel járhat.

Egy most publikált tanulmány szerzői azonban pontosan arról számolnak be, hogy az általuk kidolgozott újrahasznosítási eljárással nemcsak, hogy nagyon elegánsan használhatók fel ismételten a katódok, az akkuk legdrágább részei, de az így készült új akkuk még jobban is teljesítenek, mint a friss nyersanyagokból készült katóddal rendelkezők. Az újrahasznosított akkuk hosszabb élettartamúnak bizonyultak és gyorsabban is töltődtek elődeiknél.

Yan Wang, a Worcester Polytechnic Institute anyagkutatója 11 évvel ezelőtt kezdett az akkumulátorok újrahasznosításának kérdésével foglalkozni. Kutatásai azóta csak egyre aktuálisabbá váltak, és ez a jövőben is így lesz, hiszen a becslések szerint az akkuhasználat a következő 10 évben akár 10-szeresére is növekedhet.

A lítiumion-akkuk újrahasznosítása, vagyis az alapanyagok visszaforgatása az ellátási láncba így egyre kritikusabb fontosságú, mondja Dave Howell, az Egyesül Államok energiaügyi minisztériuma járműtechnológiai részlegének igazgatója. Wang új kutatása részben a minisztérium támogatásából zajlott annak a nagyszabású erőfeszítésnek a részeként, amelynek keretében szeretnék minél előbb nagy léptékben megvalósítani az akkuk újrahasznosítását az Államokban.

Amikor a lítiumion-akkuk energiát adnak le, lítium-ionok mozognak a kristályos anódról a katód felé. A jelenlegi újrahasznosítási módszerek javánál a teljes akkut szétszedik és megolvasztják vagy feloldják savban. Az összetevőket aztán az eredményül kapott fekete masszából nyerik ki, majd ezeket hasznosítják újra a gyártás során.

Wang és társai módszerének újdonsága, hogy nem bontják fel a teljes akkut kémiai elemeire, hanem például a katód esetében azt részben eredeti állapotában hagyják. Az akku lebontásakor fizikailag eltávolítják az olcsóbb részeket (pl. az elektromos áramköröket, a házat), és ezeket aztán külön kezelik az újrahasznosítás során. Ami ezt követően visszamarad, az jobbára a katód anyaga. Ezt savban oldják, majd eltávolítják a szennyeződéseket. Utána kis mennyiségben friss nyersanyagot – pl. nikkelt, kobaltot – adnak a katódhoz. Néhány további feldolgozási lépés után gyakorlatilag megújult katódport kapnak, amelynek kristályrészecskéit fémcsíkokra telepítve kész is az új katód.

Mivel a katódnak ásványi anyagok precíz keverékéből kell állnia ahhoz, hogy az akku megfelelő feszültséget tudjon leadni, a struktúrában és az összetételben bekövetkező legkisebb változás is komolyan befolyásolhatja a teljesítményt. A katódport legnagyobb értéke így abban áll, hogy milyenek lesznek a por részecskéi. Ez az érték pedig elveszik, ha teljesen felolvasztják a port vagy egyetlen masszává oldják az egész akkut, mondják a szakértők. Wang és társai viszont gyakorlatilag megőrizték a port, és csak kicsit kipótolták benne a hiányzó összetevőket, hogy meglegyen a helyes anyagegyensúly.

Ezt követően az újrahasznosított katódot újonnan bányászott anyagokból készült katódokkal vetették össze. Az eredmények alapján az újrahasznosított katód sokkal több pórust tartalmaz, ami azért jó, mert így van hely a katódanyag megduzzadására, ha a lítium-ionok behatolnak a belsejébe. Így az anyag kevésbé hajlamos megrepedezni, ami az akkuk teljesítményromlásának a legfőbb oka. A több pórus egyúttal nagyobb felületet is jelent a kémiai reakciók számára, ami a gyakorlatban azzal járt, hogy Wang akkujai gyorsabban töltődtek, mint az új anyagokból készült darabok.

Wang és társai jelenleg azon dolgoznak, hogy módszert tömeges újrahasznosításra alkalmasra alakítsák.

Forrás: ipon.hu / scientificamerican.com / sciencedirect.com

Tafedim tea

Igmándi Sajtműhely

WeblapWebáruház.hu

Map

free counters

Nézettség összesen

Cikk: 64 120 445 megtekintés

Videó: 38 390 200 megtekintés

MTI Hírfelhasználó

Látogatók

Összesen5885095

Jelenleg az oldalon

9
Online

Interreg CE1013 REFREsh