Un reciente estudio en Joule dirigido por el profesor Yan Wang del Instituto Politécnico de Worcester, analizó el rendimiento de las células de iones de litio que tienen cátodos hechos de níquel, manganeso y cobalto recuperados de otras células. Para empezar, las baterías de iones de litio gastadas de cualquier tipo y estado se descargan antes de cortarlas, triturarlas y tamizarlas. Las carcasas, los cables, los plásticos y las placas de circuitos se retiran para su reciclaje, lo que deja una masa negra que contiene grafito, los materiales del cátodo y algunos otros residuos metálicos.
Después se eliminan diferentes materiales de la masa mediante lixiviación y filtrado, dejando finalmente los iones de níquel, manganeso y cobalto. Aproximadamente el 90 por ciento de estos tres elementos se recuperan, y una vez que se ha determinado la cantidad relativa de cada uno, se agregan sulfatos de níquel, manganeso y cobalto frescos para alcanzar la proporción final deseada para cualquier tipo de celda que se esté construyendo. Después de un poco más de tratamiento y varias horas de calentamiento, el polvo de cátodo reciclado está listo para usarse en una nueva célula de batería. Y los resultados fueron muy positivos
El reciclaje puede aumentar la vida de las baterías
Wang y sus compañeros probaron el polvo de cátodo reciclado en varios tipos de células: moneda, bolsa de una sola capa, 1 Ah y 11 Ah. Compararon el rendimiento de los diferentes tipos con células similares fabricadas con polvo de cátodo recién extraído pero no reciclado, y vieron que las celdas que utilizan materiales de cátodos reciclados duraron hasta un 53 por ciento más con promesas de que las baterías con cátodos reciclados durarían más.
Las células que utilizan cátodos reciclados se sometieron a una serie de pruebas, en las que funcionaron de forma casi idéntica a las células que utilizan materiales catódicos nuevos. Sobre el hecho de que las células duraran más tiempo, las celdas de 1 Ah se cargaron repetidamente se descargaron para averiguar cuántos ciclos podían soportar antes de comenzar a degradarse. Las celdas de control se degradaron al 80 por ciento de su capacidad original después de 3,150 ciclos y al 70 por ciento de su capacidad después de 7,600 ciclos. Las células de material reciclado podían pasar por 4.200 ciclos antes de que se hubieran degradado a solo el 80 por ciento del estado de carga. Llegaron a alcanzar 11.600 ciclos antes de que se se degradaran al 70 por ciento.
Cuando se observó el polvo de cátodo reciclado descubrieron que las partículas eran bastante similares respecto a las no recicladas, pero las partículas recicladas tenían poros más grandes en sus centros en comparación con las partículas de control. Los polvos reciclados eran además ligeramente menos frágiles. La estructura más porosa facilitaría la difusión de los iones de litio y, debido a que es más flexible, es más resistente al agrietamiento después de cargas y descargas repetidas.
Gracias a este descubrimiento, las baterías que utilizan materiales de cátodos reciclados podrían comenzar a aparecer pronto. A principios de 2022, una startup cofundada por Wang llamada Battery Resources, abrirá su primera planta para reciclar células en Estados Unidos y tendría planes de añadir dos más en Europa a finales del mismo año. Esperan que para fines de 2022, puedan reciclar 30.000 toneladas de baterías al año.
Fuente: ArsTechnica
