نجح فريق في ماساتشوستس في استعادة كربونات الليثيوم بنقاء 99.79٪ من أنودات بطاريات الليثيوم المعدنية المستهلكة. يستخدم الفريق تفاعلًا محكومًا في الأسيتون التجاري، وأُجريت التجربة بواسطة باحثين في معهد Worcester Polytechnic.
كما أشار الفريق إلى تحسين في الإلكتروليت الصلب يعزز التلامس عند جانب الأنود للبطاريات من الجيل الجديد، باستخدام تقنية تلبيس الحديد في كلوريد الليثيوم الإنديوم، وفق تقرير حديث.
قاد العمل البروفيسور يان وانغ، أستاذ مؤسسة ويليام ب. سميث في WPI، الذي يركز على تدوير البطاريات على نطاق صناعي ومواد صلبة أكثر أمانًا.
تعد أنودات الليثيوم المستهلكة صعبة التعامل بسبب تكوّن الدندريتات، وهي ترسبات صغيرة تشبه الإبر تزيد من مساحة السطح والنشاط الكيميائي، مما قد يسبب تفاعلات سريعة جدًا يصعب السيطرة عليها أثناء إعادة التدوير.
العديد من طرق المختبر تعتمد على الماء أو الكحول، ما يطلق حرارة وغاز الهيدروجين عند ملامسته لليثيوم الطازج، ويزيد خطر الانفجار الحراري عند التوسع الصناعي.
لذلك، يصبح اختيار المذيب بعناية ومرحلة تفاعل أولية بطيئة أمرًا حاسمًا لتقليل المخاطر وتحويل الأنود إلى منتجات مستقرة.
استخدم الفريق الأسيتون مع أثر من الماء لتشكيل طبقة رقيقة من هيدروكسيد الليثيوم على الأنود المستهلك، ما يقلل حدة الدندريتات.
ثم يتحفز هيدروكسيد الليثيوم لتفاعل الكوندينسيشن الألدولي داخل الأسيتون، ما يسمح بتكوين الكحول ثنائي الأسيتون الذي يتفاعل مع الليثيوم المتبقي بمعدل قابل للتحكم، لتشكيل كربونات الليثيوم النقية.
وصلت جودة الليثيوم المعاد تدويره إلى مستويات البطاريات التجارية، ما يسمح باستخدامه مباشرة في تصنيع الكاثود دون خطوات تنظيف إضافية.
من جانب آخر، حسّن الفريق واجهة الأنود في البطاريات الصلبة عبر تلبيس الحديد على الإلكتروليت الليثيوم إنديوم كلوريد، لتكوين تلامس مباشر ومستقر مع الأنود، ما يقلل الحاجة لطبقات حماية إضافية ويحسن الأداء عبر مئات الدورات والاختبارات الطويلة.
يقدم هذا البحث حلولًا متكاملة من بداية إلى نهاية دورة حياة البطارية، بما في ذلك تحسين السلامة، تقليل الاعتماد على التعدين، وخفض الأثر البيئي، مع تعزيز موثوقية البطاريات الصلبة للاستخدام التجاري.
