تقنية جديدة تستعيد 92% من المعادن الحيوية وتقلل الانبعاثات في إعادة تدوير البطاريات
باحثون يبتكرون طريقة صديقة للبيئة لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون بكفاءة عالية
في خطوة كبيرة إلى الأمام في مجال تكنولوجيا الطاقة المستدامة، طوّر باحثون في معهد ووستر بوليتكنيك (WPI)، بقيادة البروفيسور يان وانج، أستاذ الهندسة الميكانيكية وهندسة المواد ويليام ب. سميث، طريقة جديدة وقابلة للتطبيق على نطاق واسع لإعادة تدوير بطاريات الليثيوم أيون بكفاءة وصداقة للبيئة.
نُشر بحث الفريق، بعنوان «إعادة تدوير كاثودات النيكل-لين المستهلكة المختلطة إلى كاثودات متعددة البلورات غنية بالنيكل»، في مجلة Energy Storage Materials.
وتفصّل الورقة البحثية نهجًا مبتكرًا لإعادة التدوير الهيدروميتالورجي، يوفر مزايا بيئية وأداءً أفضل مقارنة بالطرق التقليدية.
تستهدف هذه العملية تحديدًا مواد الكاثود المختلطة المستهلكة من النيكل واللين (Ni-lean)، والتي توجد عادة في بطاريات الليثيوم أيون.
وتواجه طرق إعادة التدوير التقليدية صعوبة في استعادة هذه المواد بكفاءة، وغالبًا ما تعتمد على عمليات كثيفة الاستهلاك للطاقة تنتج مخرجات منخفضة القيمة.
وعلى النقيض، يستعيد نهج وانغ أكثر من 92% من المعادن الحيوية ــ النيكل والكوبالت والمنغنيز ــ ويحوّلها إلى مساحيق كاثود عالية الأداء.
تعمل بكفاءة البطاريات المصنوعة من المواد الخام
وتُظهر الاختبارات، أن البطاريات المصنوعة من هذه المواد المعاد تدويرها تعمل بنفس كفاءة تلك المصنوعة من المواد الخام، إذ تحتفظ بنسبة 88% من سعتها بعد 500 دورة شحن، وأكثر من 85% من سعتها بعد 900 دورة في خلايا الجيب ذات النطاق التجاري.
كما تستخدم العملية الجديدة طاقة أقل بنسبة 8.6% من الطرق الهيدروميتالورجية التقليدية، وتقلل انبعاثات الكربون بنسبة 13.9% مقارنة بإعادة التدوير التقليدية، وهو ما يزيد قليلاً عن إعادة التدوير المباشر.
تقليل اعتمادنا على التعدين
وقال وانج: «هذا العمل لا يعالج فقط التحديات البيئية الناتجة عن نفايات البطاريات، بل يساعد أيضًا في تقليل اعتمادنا على التعدين للحصول على المواد الحيوية».
وأضاف: “لقد أظهرنا أنه من الممكن تصنيع بطاريات عالية الأداء من مواد معاد تدويرها على نطاق واسع، وهو أمر ضروري لبناء سلسلة توريد بطاريات أكثر استدامة ومرونة”.
ويعالج هذا الابتكار تحديين رئيسيين: الزيادة المستمرة في نفايات البطاريات، والطلب العالمي على المواد الحيوية المستخدمة في المركبات الكهربائية وغيرها من تقنيات الطاقة النظيفة.
ومع تركيز الصناعة وصنّاع السياسات على الحلول المستدامة، يمكن أن يلعب هذا التقدم دورًا رئيسيًا في بناء اقتصاد للبطاريات أكثر دائرية وصديقًا للمناخ.
