Investigadores de la Universidad Rice han reimaginado un proceso que desarrollaron hace tiempo, haciéndolo útil para extraer materiales de baterías a partir de residuos electrónicos.
El proceso “flash” de calentamiento Joule se desarrolló inicialmente para producir grafeno a partir de residuos. Sin embargo, una reciente reconfiguración permite regenerar rápidamente materiales de ánodo de grafito que se encuentran en las baterías de iones de litio, eliminando impurezas para que puedan utilizarse una y otra vez.
En un artículo publicado en la revista Advanced Materials, los científicos explican que al centrifugar los ánodos en polvo de las baterías comerciales se recicla parte de lo que denominan la “asombrosa” acumulación de residuos que dejan actualmente.
En sólo unos segundos, una descarga de alta energía descompone las sales inorgánicas de litio, cobalto, níquel y manganeso de un ánodo. Éstas pueden recuperarse procesándolas con ácido clorhídrico diluido.
“Se espera que la producción de baterías de iones de litio en 2026 sea cinco veces superior a la de 2017 y, ahora mismo, se recicla menos del 5% de ellas”, afirma el investigador principal, James Tour, en declaraciones a los medios. “Eso supone una pesada carga para el medio ambiente, ya que estas baterías gastadas se procesan y los ánodos se queman para obtener energía o se envían a vertederos. Afirmamos que nuestro proceso puede recuperar metales críticos y reacondicionar ánodos de una forma mucho más respetuosa con el medio ambiente y la economía.”
Según Tour, el flasheado de ánodos degrada la interfase sólido-electrolito (SEI), que conduce los iones de litio pero también aísla el ánodo de reacciones perjudiciales.
A continuación, el flasheo recubre las partículas de grafito restantes con una capa de carbono permeable a los iones que contribuye a su capacidad futura, rendimiento y estabilidad de ciclo en comparación con los materiales reciclados convencionalmente en un proceso que requiere mucho tiempo y energía, conocido como calcinación a alta temperatura.
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El laboratorio calculó que reciclar una tonelada de residuos de ánodos sin tratar costaría unos 118 dólares. Demostraron que los ánodos reciclados con flash tienen una capacidad específica recuperada de 351 miliamperios hora por gramo a 32 grados Fahrenheit, superior a la tasa de rendimiento y estabilidad electroquímica de los ánodos reciclados sin tratar o calcinados.
Los ánodos reciclados y calcinados que probaron los investigadores conservaron más del 77% de su capacidad tras 400 ciclos de recarga.
“Más allá de los ánodos de grafito gastados, confiamos en que los cátodos, los electrolitos y sus mezclas puedan reciclarse o reacondicionarse eficazmente con nuestro método”, declaró Weiyin Chen, autor principal del estudio.
Noticia tomada de: MINING / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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