Uniwersytet w Münster opracował nowatorską metodę recyklingu akumulatorów litowo-jonowych

Naukowcy z Uniwersytetu w Münster zaprezentowali nowatorski proces recyklingu odpadów produkcyjnych powstających podczas tzw. suchego wytwarzania akumulatorów litowo-jonowych. Opracowana metoda nie wymaga stosowania rozpuszczalników, zachowuje właściwości materiałów i pozwala na ponowne wykorzystanie odzyskanego proszku katodowego w produkcji nowych elektrod.

Koniec z energochłonnym suszeniem i toksycznymi rozpuszczalnikami

W tradycyjnej produkcji baterii materiały aktywne są mieszane w formie zawiesiny z udziałem toksycznych rozpuszczalników, takich jak N-metylo-2-pirolidon (NMP). Proces ten wymaga później energochłonnego suszenia i odzysku odparowanych substancji, co zwiększa koszty i obciążenie środowiska.

Alternatywą jest metoda „na sucho”, w której rolę spoiwa pełni politetrafluoroetylen (PTFE). Rozwiązanie to eliminuje konieczność użycia rozpuszczalników i suszenia, a więc obniża koszty produkcji. Jednak przy tej technologii powstaje więcej odpadów – szczególnie w postaci przyciętych fragmentów warstwy katodowej. To istotny problem, ponieważ katoda jest najdroższym elementem całego akumulatora.

Recykling w młynach na sucho

Zespół z Centrum Badawczego Akumulatorów MEET w Münster opracował rozwiązanie, które pozwala na skuteczny recykling tych odpadów. Nowa metoda opiera się na mechanicznej obróbce w młynach na sucho. Jak wyjaśnia doktorantka Maike Michelle Gnutzmann, proces pozwala delikatnie oddzielić kompozyt katodowy od aluminiowego kolektora prądu i rozdrobnić go w taki sposób, by nie naruszyć struktury materiału aktywnego.

W efekcie powstaje proszek zawierający materiał katodowy, spoiwo PTFE i przewodzący węgiel w niezmienionej formie. Co istotne, nie wymaga on dodatkowej obróbki i może zostać bezpośrednio ponownie wykorzystany do produkcji elektrod.

Ekonomiczne i ekologiczne podejście

Metoda całkowicie eliminuje potrzebę stosowania wysokich temperatur czy toksycznych chemikaliów, co czyni ją przyjazną dla środowiska. Analiza cyklu życia przeprowadzona przez naukowców potwierdziła również, że proces jest ekonomicznie opłacalny i możliwy do skalowania na potrzeby przemysłu.

Wyniki badań zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Advanced Energy Materials pod tytułem “A Dry-Mechanical Approach for Scrap Recycling of Dry-Processed Lithium-Ion Batteries”.