Bewezen prestaties kunnen het vertrouwen van batterijfabrikanten in hergebruikte materialen vergroten
Zonder recycling kunnen fabrikanten in de komende decennia geen middelen meer hebben om lithium-ionbatterijen voor elektrische voertuigen, smartphones en andere apparaten te maken.
Lithium-ionbatterijen met gerecyclede kathoden kunnen beter presteren dan batterijen met kathodes gemaakt van ongerepte materialen, en gaan duizenden extra oplaadcycli mee, zo blijkt uit een onderzoek.
De groeiende vraag naar deze batterijen – die apparaten van smartphones tot elektrische voertuigen van stroom voorzien – kan het wereldwijde aanbod van enkele cruciale ingrediënten, zoals kobalt (SN: 5/7/19). Door meer te recyclen, kan een mogelijk tekort worden voorkomen. Maar sommige fabrikanten maken zich zorgen dat onzuiverheden in gerecyclede materialen ervoor kunnen zorgen dat de batterijprestaties afnemen.
“Op basis van ons onderzoek kunnen gerecyclede materialen even goed of zelfs beter presteren dan nieuwe materialen”, zegt materiaalwetenschapper Yan Wang van het Worcester Polytechnic Institute in Massachusetts.
Met behulp van versnipperde gebruikte batterijen, haalden Wang en collega’s de elektroden eruit en losten de metalen uit die batterijbits op in een zure oplossing. Door de pH van de oplossing aan te passen, verwijderde het team onzuiverheden zoals ijzer en koper en won meer dan 90 procent van de drie belangrijkste metalen: nikkel, mangaan en kobalt. De teruggewonnen metalen vormden de basis voor het kathodemateriaal van het team.
In tests van hoe goed batterijen hun capaciteit behouden om energie op te slaan na herhaald gebruik en opladen, presteerden batterijen met gerecyclede kathoden beter dan batterijen die gemaakt waren met gloednieuwe commerciële materialen van dezelfde samenstelling. Het kostte de batterijen met gerecyclede kathodes 11.600 laadcycli om 30 procent van hun oorspronkelijke capaciteit te verliezen. dat is ongeveer 50 procent beter dan de respectabele 7.600 cycli voor de batterijen met nieuwe kathoden, meldt het team 15 oktober in Joule. Die duizenden extra cycli kunnen zich vertalen in jaren van betere batterijprestaties, zegt Wang.
