Ученые восстановили до 95% емкости отработанных литий-ионных аккумуляторов

Учёные из Корнеллского университета разработали новую технологию восстановления отработанных литий-ионных аккумуляторов, которая позволяет вернуть батареям до 95% первоначальной емкости и одновременно снизить затраты на переработку на 56%.

Результаты работы опубликованы в журнале Energy & Environmental Science.

Сегодня большинство технологий переработки аккумуляторов основано на механическом измельчении, высокотемпературной переплавке или химическом извлечении металлов. После этого материалы необходимо заново очищать, синтезировать и использовать для производства новых элементов питания. Такой процесс требует значительных энергетических затрат и сопровождается образованием отходов.

Американские ученые предложили иной подход. Вместо разрушения батареи они извлекают электроды в исходном состоянии и помещают их в специальный электрохимический раствор. В ходе обработки удаляется деградировавший слой, который формируется на поверхности электродов во время эксплуатации и постепенно снижает эффективность аккумулятора.

После такой процедуры элементы можно повторно использовать при сборке новых батарей. По данным исследователей, технология позволяет восстанавливать до 95% первоначальной мощности аккумуляторов.

Авторы разработки назвали метод прямой регенерацией электродов. По их словам, новый подход значительно сокращает так называемый цикл циркуляции материалов, когда ценные компоненты повторно возвращаются в производство вместо отправки на полигоны или прохождения сложной переработки.

Проведенный технико-экономический анализ показал, что новая технология способна снизить стоимость производства аккумуляторов из переработанных материалов на 56%. Кроме того, по сравнению с традиционными методами она требует меньше воды и приводит к сокращению выбросов загрязняющих веществ.

Особое значение разработка может иметь для стран, стремящихся снизить зависимость от импорта критически важных минералов. Производство литий-ионных аккумуляторов требует значительных объемов никеля, кобальта и других стратегических ресурсов, мировые запасы которых ограничены.

Пока технология протестирована на батареях, сохранивших около 70–80% первоначальной емкости, что соответствует состоянию большинства аккумуляторов электромобилей после завершения основного срока эксплуатации. Следующим этапом станет испытание метода на промышленных аккумуляторных системах и работа с другими типами деградации батарей.

По мнению исследователей, подобные решения могут сыграть важную роль в развитии экономики замкнутого цикла и снижении экологического следа быстро растущей аккумуляторной индустрии.