طريقة جديدة لإعادة تدوير بطاريات السيارات.. استخدام طاقة أقل ومواد كيميائية أقل خطورة

أعلن باحثون من جامعة برمنجهام عن نهج جديد لإعادة تدوير العنصر الأعلى قيمة في بطاريات السيارات الكهربائية المنتهية، وهو كاثود البطارية، وهو أقل استهلاكًا للطاقة ويستخدم مواد كيميائية أقل خطورة من طرق إعادة التدوير الحالية.

تستخدم طريقتهم الجديدة حمضًا عضويًا مثل حمض الأسكوربيك (فيتامين C) كعامل ترشيح، وقد تم اختبارها على مادة الكاثود من خلية بطارية الجيل الأول من نيسان ليف التي كانت تعمل على تشغيل 40 ألف ميل من القيادة.

أظهرت نتائج هذا الاختبار، المنشورة على خادم الطباعة المسبق ChemRxiV ، أن حمض الأسكوربيك يرشح بشكل انتقائي مادة القطب الكهربائي منخفضة القيمة (أكسيد منجنيز الليثيوم)، ويترك المواد ذات القيمة الأعلى القائمة على النيكل والكوبالت في حالة صلبة، والتي يمكن من خلالها إعادة تدويرها مباشرة.

إمكانيات كبيرة لتبسيط إعادة تدوير البطاريات

تتمتع الطريقة الجديدة بإمكانيات كبيرة لتبسيط إعادة تدوير البطاريات، والتي تركز حاليًا على عناصر إعادة التدوير عن طريق إذابة كاثودات البطارية باستخدام أحماض قوية.

ويشكل هذا معضلة إضافية تتعلق بالتخلص من النفايات التي يحتمل أن تكون خطرة من عملية إعادة التدوير، علاوة على ذلك، فهو يعتمد على التقطيع الأولي للبطاريات، والذي يخلط المكونات ويخلق خليطًا من الكيمياء التي لا يمكن فصلها إلا عن طريق العمليات الكيميائية.

تم اختراع طريقة الترشيح الجديدة من قبل البروفيسور بيتر سلاتر، والبروفيسور بول أندرسون، والدكتورة لورا دريسكول من كلية الكيمياء في برمنجهام وحصلت على براءة اختراع من قبل جامعة برمنجهام إنتربرايز.

يعد بحثهم جزءًا من مشروع ReLiB (إعادة تدوير وإعادة استخدام بطاريات الليثيوم أيون EV)، وهو اتحاد متعدد المؤسسات من الباحثين بقيادة جامعة برمنجهام، والذي يهدف إلى تحسين السرعة والاقتصاد والبصمة البيئية لعمليات إعادة التدوير.

تحدي فصل المواد ذات القيمة المنخفضة عن ذات القيمة العالية

وعلق البروفيسور سلاتر قائلاً: “إن كيمياء البطاريات، وكيمياء الكاثود على وجه الخصوص، تتطور باستمرار لتلبية الطلب على كثافة طاقة أكبر، ومع ذلك، ظلت إعادة تدوير البطاريات ثابتة نسبيًا، وركزت على تفكيك الكاثودات إلى مكونات عناصرها الفردية خاصة عندما إعادة تدوير المواد الكيميائية المختلطة، مما يفقد الكثير من القيمة الداخلية لمادة الكاثود.”

وأضاف ” أن التحدي المتمثل في إعادة تدوير المواد الكيميائية المختلطة هو فصل المواد ذات القيمة المنخفضة عن المواد ذات القيمة العالية. طريقتنا تزيل المواد ذات القيمة المنخفضة، مع ترك المواد ذات القيمة العالية في حالة صلبة، بحيث يمكن إعادة تدويرها مباشرة، مع الحفاظ على قيمتها العالية قيمة”.

بطارية سيارة نيسان ليف

بدأ فريق البحث بحثه من منظور العالم الحقيقي، من خلال النظر إلى ما يجري فعليًا في سلاسل إعادة التدوير، واختاروا بطارية من سيارة نيسان ليف، حيث كانت هذه السيارة أول سيارة كهربائية يتم طرحها في الأسواق على نطاق واسع، وستكون كل من السيارات والبطاريات من بين أول من يدخل سلاسل إعادة التدوير، وصناعة إعادة التدوير.

وأضاف البروفيسور سلاتر: “ستعمل طريقتنا على تقليل التكلفة وعدد الخطوات لاستعادة مواد الكاثود ، بحيث يمكن إعادة تصنيعها وإعادتها إلى بطاريات جديدة، مع الحد الأدنى من الأثر البيئي.”

ويعمل فريق البحث الآن على توسيع نطاق هذا النهج، ويبحث عن شركاء على المدى الطويل لإجراء دراسات تجريبية، أو توصيل هذه التكنولوجيا إلى البنية التحتية الحالية، أو التعاون في مزيد من الأبحاث لتطوير النظام.