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Una nueva forma de reciclar las baterías de litio podría ser la salvación para los autos eléctricos

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La promesa de una transformación global de vehículos eléctricos tiene un problema inminente.

Los cátodos en las baterías de iones de litio que se usan normalmente en los vehículos eléctricos están hechos de óxidos metálicos que contienen cobalto, un metal que se encuentra en suministros finitos y se concentra en uno de los países más precarios del mundo.

Pero un profesor asistente de la Universidad de California en San Diego dice que ha desarrollado una manera de reciclar los cátodos usados de baterías de iones de litio gastados y restaurarlos para que funcionen tan bien como cuando eran nuevos.

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“Sí, pueden funcionar de manera efectiva”, dijo Zheng Chen, que trabaja como nanoingeniero en el Centro de Energía Sostenible de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.

El método también funciona con el óxido de cobalto de litio, que se usa ampliamente en dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes y computadoras portátiles.

“En mi casa tengo alrededor de seis teléfonos celulares”, dijo Chen. “Probablemente tengo alrededor de cinco computadoras portátiles. Todas tienen baterías de litio. Pensé que no había un sistema claro para reciclarlas y recuperarlas. Desde el punto de vista de un investigador de baterías, sé que es algo que tenemos que enfrentar, tenemos que resolverlo. “

Cómo funciona

El proceso toma partículas degradadas de los cátodos que se encuentran en una batería de iones de litio usada. Las partículas se presurizan en una solución alcalina caliente que contiene sal de litio. Más tarde, las partículas pasan por un proceso de tratamiento térmico llamado recocido, en el que las temperaturas alcanzan más de 1,400 grados Fahrenheit.

Después del enfriamiento, el equipo de Chen toma las partículas regeneradas y fabrica nuevos cátodos. Luego prueban los cátodos en baterías fabricadas en el laboratorio.

Los resultados, dijo Chen, han sido impresionantes.

Los nuevos cátodos han podido mantener el mismo tiempo de carga, capacidad de almacenamiento y duración de la batería que los originales.

“Al principio pensé que no podríamos recuperar toda la capacidad, que perderíamos un 10% o un 20%”, dijo Chen. “Pero resulta que estamos obteniendo exactamente el mismo rendimiento”.

Los detalles del método de reciclaje se publicaron recientemente en la revista de investigación Green Chemistry, presentada por Chen y dos colegas.

El siguiente paso

Ahora que el método se ha establecido en el laboratorio, el objetivo es optimizar el proceso para que sea económico a escala industrial.

En este momento, las partículas tienen que ser recogidas manualmente de la batería vieja y descargada. El ciclo completo toma alrededor de 10 horas en completarse, dijo Chen. Los investigadores están trabajando en una forma de simplificar y acelerar el proceso.

¿Cuánto costaría desarrollar la tecnología para hacerlo comercialmente viable?

“Es muy difícil dar un número exacto, teniendo en cuenta la escala”, dijo Chen. “Creo que definitivamente necesitamos ampliar y hacer [el reciclaje] significativo para el mercado”.

El proceso desarrollado en UC San Diego es esencialmente el mismo que se utiliza para hacer las partículas de cátodo en las baterías originales.

“Estamos tomando un viejo proceso y aplicándolo a este nuevo problema”, dijo Chen. “Esa es una de las bellezas de este proceso... Es como si tuvieras piezas de Lego y las unes, las ensamblas y formas esta nueva plataforma”.

Trascendencia

Menos del 3% de las baterías de iones de litio de todo el mundo se reciclan, dijo Chen. Las baterías de teléfonos inteligentes y computadoras portátiles usadas a menudo terminan en vertederos o escondidas en cajones y armarios.

Pero las baterías de iones de litio de los vehículos eléctricos (VE) son mucho más grandes, lo que plantea un desafío a largo plazo a medida que crece el sector de emisiones cero y los legisladores buscan una forma de alejarse de los automóviles y camiones impulsados por combustibles fósiles.

El gobernador Jerry Brown quiere 5 millones de vehículos de cero emisiones en las carreteras de California para el año 2030. Se espera que las recientes normas adoptadas por el gobierno en China impulsen las ventas de vehículos eléctricos a 1 millón por año.

Es más difícil reciclar las baterías usadas en los EV que las baterías de plomo y ácido que se usan en los vehículos impulsados a gasolina debido a la cantidad de materiales involucrados y las diferencias en cómo los fabrican.

El cobalto que se usa a menudo en los cátodos de las baterías de los vehículos eléctricos, teléfonos inteligentes y computadoras portátiles se concentra en un solo país: la República Democrática del Congo.

Más de la mitad del suministro mundial de cobalto proviene del Congo, que ha sufrido dos violentas guerras civiles en su relativamente corta historia. Los grupos de derechos humanos han documentado cómo el trabajo infantil a veces se usa para extraer el metal, que es un subproducto de la minería del níquel y el cobre.

También hay una cantidad limitada de litio, y se estima que el país sudamericano de Bolivia contiene aproximadamente la mitad del suministro mundial.

Encontrar una forma de reciclar baterías de iones de litio a gran escala podría reducir en gran medida la demanda, así como frenar los crecientes costos, del cobalto en los vehículos eléctricos. También podría ayudar a aliviar las preocupaciones ambientales que rodean a las baterías usadas en teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y otros dispositivos digitales, así como a los vehículos eléctricos.

El equipo de UC San Diego planea trabajar con compañías de baterías en China y ha solicitado una patente provisional en EE. UU.

Para leer esta nota en inglés, haga clic aquí

la-fi-lithium-ion-battery-recycling-20180316

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