Mekanokimyasal süreç, kullanılmış lityum-iyon pilleri oda sıcaklığında CO₂ kullanarak geri dönüştürüyor

Her yıl lityum iyon pillerin sayısı artarak sadece 2016 yılında dünya genelinde 7,8 milyara ulaşırken, gelişmekte olan ülkelerin çoğunda uygun geri dönüşüm düzenlemeleri bulunmamaktadır. Dünya çapında kullanılan milyarlarca lityum-iyon pil ile birlikte, kullanılmış pillerin artan dalgası ciddi çevre ve sağlık riskleri yaratıyor.

Şimdi Çin Bilimler Akademisi ve Pekin Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar, kullanılmış lityum-iyon pillerin giderek büyüyen küresel kriziyle mücadele etmek için devrim niteliğinde "üçü bir arada" bir strateji açıkladılar. Nature Communications'da yayınlanan çalışma, geri dönüşümde tipik olarak gerekli olan enerji yoğun fırınlar veya sert asitler olmadan oda sıcaklığında kritik metalleri geri kazandıran bir süreci detaylandırıyor.

Bu buluş, pilin atomik yapısında katyonik düzensizliğe neden olan yüksek enerjili bir bilyalı öğütme işlemi olan mekanokimyasal işleme odaklanıyor. Bu mekanik kuvvet mikro ayrışmayı tetikleyerek lityum atomlarını yüzeye doğru iterken nikel ve kobalt gibi geçiş metallerini çekirdekte yoğunlaştırıyor. Bu yeniden düzenleme, lityumu oldukça reaktif hale getirerek seçici olarak çıkarılmasını sağlıyor.

Ekip, metali geri kazanmak için su ve basınçlı karbondioksit (_CO2) karışımı ekledi._CO2, yüksek saflıkta lityum bikarbonat oluşturmak için lityum açısından zengin yüzeyle reaksiyona girerek liç reaktifi görevi görüyor. Bu yöntem,_CO2'yi etkin bir şekilde izole ederek sera gazının atmosfere karışmasını önlerken %95'i aşan bir lityum geri kazanım verimliliği sağlar.

Bu strateji aynı zamanda ikincil atık sorununu da çözmektedir. Artık metal hurdaları atmak yerine, süreç bunları yeşil hidrojen üretimi için yüksek performanslı Oksijen Evrim Reaksiyonu (OER) katalizörlerine dönüştürüyor. Testlerde, bu katalizörler 322 mV gibi düşük bir aşırı potansiyel göstermiş ve 200 saatten fazla çalışma boyunca stabil kalmıştır.

Ortam sıcaklığı ve basıncında çalışan sistem, geleneksel pirometalurji ve hidrometalurjiyle ilişkili toksik sıvı atıkları ve yüksek karbon ayak izini ortadan kaldırıyor. Araştırmacılar, özellikle yüksek nikelli katot sistemleri için etkili olan bu kapalı döngü rotasının, akü atık yönetimi ile yenilenebilir enerji dönüşümü arasında köprü kurmak için sürdürülebilir, endüstriyel ölçekte bir çözüm sağladığına inanıyor.