¿Podría triturar las baterías de litio ayudar a reciclarlas?

Investigadores recuperaron litio de baterías a pequeña escala usando fuerza mecánica

La trituración de baterías viejas podría conducir a una forma de bajo consumo de energía para reciclar el litio y otros metales utilizados en ellas.

Las baterías de iones de litio se encuentran en toda nuestra tecnología personal, como teléfonos, computadoras portátiles y auriculares inalámbricos, y alimentan vehículos eléctricos. Sin ellos, nuestras vidas serían muy diferentes.

Actualmente, el litio de las baterías recargables se recicla calentándolas a altas temperaturas o tratándolas con ácidos concentrados y disolventes orgánicos. Las estimaciones de la cantidad de litio que se recicla varían, pero los cálculos del consultor de baterías de litio Hans Eric Melin sugieren que quizás se recupera el 15% del metal de las baterías.

Oleksandr Dolotko, científico de materiales del Instituto de Tecnología de Karlsruhe, Alemania, y sus colegas utilizaron la mecanoquímica, el inicio de una reacción química por la fuerza mecánica de la molienda o la molienda, para recuperar el litio de las baterías de iones de litio.

Estas baterías contienen compuestos de litio y otros metales, como cobalto o níquel. Si bien el suministro de estos metales no se está agotando de manera crítica, reciclarlos se está volviendo más importante porque los dispositivos que funcionan con baterías son cada vez más frecuentes como parte de la transición para alejarse de la energía de los combustibles fósiles. La Unión Europea ha establecido un objetivo de recuperación de litio del 80% para todas las baterías para 2031.

El equipo de Dolotko desarrolló dos métodos de extracción, con un éxito variable. Primero tomaron el material del cátodo de una batería de óxido de cobalto y litio y lo combinaron con la misma cantidad de papel de aluminio. Las baterías de la vida real contienen aluminio, que utilizan como un "colector de corriente" para permitir que los electrones salgan de la batería. Los investigadores mezclaron los compuestos usando un molinillo llamado molinillo de bolas. Después de 3 horas, el aluminio había reaccionado con el material del cátodo y producido una mezcla de óxidos de aluminio insolubles, así como cobalto metálico y óxidos de litio solubles en agua.

Un método de separación conocido como lixiviación a base de agua y una mayor purificación produjeron el compuesto de litio reciclado: carbonato de litio, que se puede utilizar para fabricar más baterías.

Pero estas reacciones recuperaron solo el 30% del metal. "En algún lugar hubo una pérdida de litio", dice Dolotko. Así que el equipo de Dolotko modificó su experimento. La segunda versión tenía menos pasos: calentaban la mezcla que salía de la molienda de bolas con agua. Esto evitó la formación de óxidos de litio y aluminio insolubles, que bloquean el litio.

El equipo probó ambos procesos con diferentes materiales de cátodo utilizados en baterías, así como con una mezcla de cátodos. El proceso mejorado recuperó el 75 % del litio de una mezcla de materiales catódicos.

La mecanoquímica no se usa típicamente en procesos químicos comerciales, y no se entiende completamente cómo la fuerza mecánica inicia las reacciones químicas, dice Dolotko. "Es realmente difícil decir cómo sucede", dice. Tal vez la temperatura aumente en puntos específicos del proceso, o la fricción produzca algunos productos intermedios, sugiere. Pero la molienda hizo que el aluminio actuara como agente reductor, como esperaba.

Este proceso de reciclaje mecanoquímico es una demostración, a escala de un pequeño laboratorio, y como tal es una prueba de principio en lugar de una tecnología revolucionaria, dice Melin, director de Circular Energy Storage, una consultora con sede en Londres centrada en el litio. -mercado de fin de vida de las baterías de iones. Señala que el reciclaje de baterías es más complicado que el simple desarrollo de una nueva técnica, y se trata tanto de la economía de las materias primas como de la adopción de tecnologías que utilizan baterías, como los vehículos eléctricos.

“Estamos en una situación en la que realmente no sabemos hoy de dónde vendrá el litio que necesitamos en 2030”, dice Melin.

Dolotko dice que hay oportunidades para refinar el proceso, y también está trabajando para extraer otros metales de las baterías al mismo tiempo, incluidos el cobalto y el níquel.

Este artículo se reproduce con permiso y se publicó por primera vez el 29 de marzo de 2022.

catalina sandersones un periodista independiente con sede en Cornualles, Reino Unido.

jordan wilkerson

Melissa C. Lott

John Fialka y E&E Noticias