Światowy popyt na akumulatory litowo-jonowe osiągnął poziom ok. 950 GWh (gigawatogodzin) w 2023 r., głównie ze względu na rozwój elektromobilności i zapotrzebowanie na magazynowanie energii. Producenci akumulatorów, szczególnie w Chinach, nadążają za rosnącym popytem, a nawet go przewyższają – całkowita globalna moc produkcyjna osiągnęła 2600 GWh, czyli ponad dwukrotność bieżącego zapotrzebowania. Prognozy wskazują, że liczba akumulatorów może wciąż rosnąć, co wiąże się z wyzwaniami dotyczącymi recyklingu i nadprodukcji, szczególnie jeśli nowe fabryki akumulatorów nie osiągną pełnych mocy produkcyjnych.
Czytaj też: Sztuczna inteligencja zbliża nas do idealnych akumulatorów sodowych
Zespół badaczy pod przewodnictwem dr Jung-Je Woo z Gwangju Clean Energy Research Center na Korea Institute of Energy Research (KIER) opracował opłacalną i przyjazną dla środowiska metodę recyklingu materiałów katodowych ze zużytych akumulatorów litowo-jonowych. Nie tylko ogranicza ona emisję dwutlenku węgla, ale może także wyznaczyć kierunek dla przyszłych działań na rzecz zamkniętego obiegu w przemyśle baterii.
Przełom w recyklingu akumulatorów litowo-jonowych
W obliczu gwałtownego wzrostu popularności pojazdów elektrycznych i urządzeń mobilnych, kwestia recyklingu zużytych akumulatorów nabiera na znaczeniu. Przewiduje się, że do 2040 r. liczba zużytych ogniw tylko z pojazdów elektrycznych przekroczy 40 milionów sztuk rocznie. Dotychczasowe metody odzyskiwania kluczowych materiałów, takich jak lit, nikiel czy kobalt, wiązały się z wysokimi kosztami i negatywnym wpływem na środowisko. Procesy chemiczne i termiczne, stosowane do rozdzielenia tych surowców, wymagają dużych ilości energii oraz generują toksyczne odpady.
Czytaj też: Cicha rewolucja w energetyce. Tak działa termofotowoltaika
Nowa metoda opracowana przez KIER bazuje na zjawisku korozji galwanicznej, dzięki któremu możliwe jest przywrócenie funkcji katod baterii do poziomu nowo wyprodukowanych bez użycia wysokiej temperatury i agresywnych chemikaliów. Proces ten, inicjowany w specjalnym roztworze, polega na kontrolowanej korozji aluminium, dzięki czemu uwalniane elektrony trafiają do zużytej katody. By zachować równowagę ładunków, jony litu wchodzą ponownie w strukturę katody, efektywnie przywracając jej pierwotne właściwości.
Dr Jung-Je Woo z KIER mówi:
Te badania wprowadzają nowatorskie podejście do przywracania zużytych materiałów katodowych bez konieczności obróbki cieplnej w wysokiej temperaturze lub szkodliwych chemikaliów. Bezpośredni recykling zużytych akumulatorów pojazdów elektrycznych ma ogromny potencjał znacznego zmniejszenia emisji dwutlenku węgla i ustanowienia gospodarki opartej na zasobach o obiegu zamkniętym.
W testach przeprowadzonych przez zespół dr Woo okazało się, że przywrócone materiały dorównują swoją pojemnością zupełnie nowym, co otwiera drogę do pełnego odzyskiwania materiałów w procesie przyjaznym środowisku. Co więcej, proces odbywa się bez konieczności rozmontowywania baterii, co znacznie redukuje koszty i czas potrzebny na recykling. W obliczu rosnących wyzwań klimatycznych, takie innowacje są nie tylko pożądane, ale wręcz niezbędne dla osiągnięcia neutralności klimatycznej i zrównoważonego rozwoju.
Rozwiązanie to jest już szeroko komentowane w branży, a publikacje na temat badań zespołu z KIER pojawiły się w prestiżowym czasopiśmie Advanced Energy Materials. Zdaniem ekspertów, technologia ta może stać się wzorem dla innych krajów i w przyszłości pozwolić na bardziej ekonomiczne i ekologiczne zarządzanie zasobami w sektorze energii.