چای ناجی باتری‌های لیتیومی شد

به گزارش ایسنا، این دستاورد می‌تواند انقلاب بزرگی در بازیافت باتری‌ها ایجاد کند و آن را به فرآیندی ارزان‌تر، سبزتر و کارآمدتر تبدیل کند همچنین در مقابله با مشکل رو به رشد باتری‌های فرسوده امیدبخش باشد.  

با افزایش استفاده از وسایل نقلیه الکتریکی، باتری‌های لیتیوم-یونی به وفور در حال استفاده هستند، اما پایان عمر این باتری‌ها به معنای تولید زباله‌های فراوان است. روش‌های سنتی بازیافت مانند ذوب کردن یا حل کردن در اسید، نه فقط پرهزینه هستند و انرژی زیادی مصرف می‌کنند بلکه معمولا فقط بخشی از مواد مفید را بازیابی خواهند کرد.

مشکل خاصی که محققان با آن مواجه هستند، بازیافت باتری‌های لیتیوم آهن فسفات (LiFePO₄) است که به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند اما از نظر اقتصادی برای بازیافت متعارف جذاب نیستند و اکنون محققان رویکردی متفاوت را بررسی کردند.

محققان آکادمی علوم چین با همکاری دانشمندان دانشکده تحصیلات تکمیلی بین‌المللی شنژن دانشگاه «چینهوا» و دانشگاه فناوری «سوچو»، رویکرد متفاوتی را بررسی کردند. به جای تجزیه باتری‌ها به عناصر خام، روشی برای ترمیم مستقیم ماده کاتد تخریب شده و بازیابی ساختار اصلی آن ارائه کردند. مواد اصلی مورد استفاده شامل پلی‌فنول‌های در برگ‌های چای بود که به‌عنوان دهنده‌های قدرتمند الکترون عمل می‌کنند.

آنان با ترکیب این مواد با نمک‌های لیتیوم اضافی توانستند فسفات آهن تخریب شده (FePO₄) را به فسفات آهن لیتیوم (LiFePO₄) تبدیل کنند. این فرآیند همچنین نقص‌های ساختاری که معمولا عملکرد باتری را تضعیف می‌کنند نیز ترمیم کرد و مسیرهای حرکت یون‌های لیتیوم را دوباره باز کرد.

گروه تحقیقاتی همچنین برای رفع مشکل رایج آسیب به لایه کربن سطحی ذرات،  با افزودن آلومینیوم در طول بازسازی، پوششی محافظ ساخته شده از فسفات آلومینیوم (AlPO₄) و فسفات لیتیوم (Li₃PO₄) ایجاد کرد که به شدت به نواحی آسیب دیده پیوند خورد و عملکرد باتری را افزایش داد.

این پوشش مسیرهای کارآمدی را برای الکترون‌ها و یون‌ها ایجاد کرد و عملکرد باتری احیا شده را افزایش داد و همچنین مقادیر کمی از آلومینیوم وارد ساختار کریستالی ماده کاتد شد و آن را تثبیت و بدون کاهش ظرفیت انرژی به جلوگیری از تخریب بیشتر کمک کرد.

نتیجه نهایی، کاتد باتری لیتیوم احیا شده بود که تقریبا مانند باتری نو عمل می‌کند و عمر مفید طولانی و عملکرد پایدار دارد.

طبق گزارش سایت ساینس، این روش که بر پایه مواد طبیعی و کم‌هزینه بنا شده، نه فقط راه‌حل عملی برای بازیافت فسفات آهن لیتیوم ارائه می‌دهد بلکه می‌تواند راه‌حلی پایدار برای مدیریت باتری‌های خودروهای الکتریکی از رده خارج شده باشد و راه را به سوی استراتژی‌های سبزتر برای مدیریت چرخه عمر همه باتری‌های لیتیوم-یونی هموار کند.

نتایج این تحقیق در نشریه «مواد پیشرفته» (Advanced Materials) منتشر شده است.