El reciclaje de las baterías de iones de litio gastadas desempeña un papel importante para mitigar la escasez de materias primas y los problemas medioambientales.
Investigadores del Instituto Politécnico de Worcester (WPI), en Massachusetts, Estados Unidos, han demostrado que los materiales reciclados de las baterías de iones de litio usadas pueden superar a los nuevos materiales comerciales, convirtiendo a los materiales reciclados en un recurso potencialmente ecológico y rentable para los productores de baterías.
Dirigido por Yan Wang, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Materiales, el equipo de investigadores utilizó pruebas físicas, imágenes y simulaciones por computadora para comparar los nuevos materiales de los cátodos recuperados de viejas baterías de vehículos eléctricos mediante un proceso de reciclaje, que está siendo comercializado por Battery Resourcers Inc. de Worcester.
Hasta ahora, los materiales reciclados se habían considerado inferiores a los comerciales, lo que impide que la industria adopte este tipo de materiales en las nuevas baterías.
La nueva tecnología consiste en triturar las baterías y retirar las carcasas de acero, los cables de aluminio y cobre, los plásticos y los materiales de las bolsas para su reciclaje. A continuación, los investigadores disolvieron los metales de esos trozos de pilas en una solución ácida. Ajustando el pH de la solución, el equipo eliminó impurezas como el hierro y el cobre y recuperó más del 90% de tres metales clave: níquel, manganeso y cobalto. Los metales recuperados constituyeron la base del material catódico del equipo.
MEJOR VIDA ÚTIL
En las pruebas de laboratorio, las baterías con cátodos reciclados superaron a las fabricadas con materiales comerciales nuevos de la misma composición. En concreto, las pilas de 1 Ah con los materiales reciclados tienen el mejor resultado de vida útil registrado para materiales reciclados y permiten 4.200 ciclos y 11.600 ciclos con una retención de la capacidad del 80% y el 70%, lo que supone un 33% y un 53% más que los materiales comerciales de última generación.
No son inferiores a los materiales catódicos nuevos. Esta investigación demuestra que los materiales reciclados pueden igualar o superar electroquímicamente a los materiales catódicos originales de última generación de los proveedores de primer nivel.
Según los resultados experimentales y de modelización, la microestructura única de los materiales reciclados permite un rendimiento electroquímico superior. El material reciclado supera a los equivalentes disponibles en el mercado, proporcionando una solución ecológica y sostenible para las baterías de iones de litio gastadas.
Mientras tanto, Battery Resourcers ya está vendiendo sus materiales reciclados a los fabricantes de baterías a pequeña escala. La empresa tiene previsto abrir su primera planta comercial, que entrará en funcionamiento a principios de 2023 y podrá procesar hasta 10.000 toneladas de baterías al año. En septiembre, recaudaron 70 millones de dólares, con los que planean poner en marcha otras dos instalaciones en Europa para finales de 2022.
Nota de World Energy Trade
