Las pruebas confirman la calidad del grafito purificado a partir de baterías de ión-litio usadas
Importante paso para la economía circular
Las pilas de iones de litio se han convertido en parte integrante de la vida cotidiana. El número de pilas usadas es, en consecuencia, elevado. Contienen cantidades considerables de materias primas importantes, como el grafito. Reciclar este mineral para reutilizarlo en nuevas baterías con el mismo rendimiento es un objetivo importante. Investigadores del Instituto Helmholtz de Ulm y del Instituto Helmholtz de Freiberg para la Tecnología de Recursos (HIF) del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) han demostrado ahora que una tecnología de reciclado de grafito da los resultados esperados. En las pruebas, el grafito purificado mostró una excelente retención de capacidad, comparable a la del grafito comercial prístino de grado anódico.
Las baterías de iones de litio contienen muchas materias primas importantes, como litio, cobre, níquel, cobalto, aluminio y grafito. El reciclado del grafito es muy importante, ya que constituye aproximadamente el 15-25 por ciento del peso de la batería.
Bernd Schröder
Las baterías de iones de litio (LIB) se encuentran en casi todos nuestros aparatos eléctricos y son un importante proveedor de energía para la e-movilidad. Sin embargo, diversos procesos de envejecimiento reducen el rendimiento de una batería a lo largo de su periodo de uso. Las LIB contienen muchas materias primas importantes. Además del litio que les da nombre, contienen metales como cobre, níquel, cobalto, aluminio y grafito. Este último se refiere al material del ánodo, que constituye aproximadamente el 15-25 por ciento del peso de la batería. Cuanto más puro sea el grafito, mejor funcionará este mecanismo. El grafito sintético, es decir, el producido mediante un proceso basado en el coque que consume mucha energía, cumple esta tarea especialmente bien gracias a sus propiedades optimizadas y adaptables. Sin embargo, tanto el grafito natural (es decir, extraído de minerales) como el sintético para ánodos proceden en gran medida de China y tienen una importante huella medioambiental. Por tanto, el reciclaje es esencial para recuperar las materias primas y, al mismo tiempo, minimizar la dependencia de China. Actualmente se reciclan en Europa unas 100.000 toneladas de pilas usadas al año.
Purificación y reutilización del grafito
Para recuperar el grafito de las pilas al final de su vida útil, primero se trituran, dejando lo que se conoce como masa negra. El grafito se extrae de este polvo fino mediante flotación por espuma. El proceso se basa en la hidrofobización selectiva, es decir, la propiedad de repeler el agua, de los minerales y la adhesión de estas partículas a burbujas de gas, que posteriormente se recuperan mediante una espuma. El concentrado resultante se purifica, a menudo con ácidos inorgánicos como el ácido fluorhídrico, que también puede causar daños ambientales. En este caso, la empresa australiana EcoGraf limpió las partículas de grafito mediante un proceso respetuoso con el medio ambiente que no requiere ácido fluorhídrico, altamente tóxico.
Investigadores de los Institutos Helmholtz de Ulm y Freiberg examinaron las partículas de grafito en cuanto a su pureza y reutilización como material anódico. "Con las pruebas que llevamos a cabo pudimos demostrar que el rendimiento electroquímico del grafito recuperado de las LIB desechadas coincide con el del grafito de ánodo nuevo. En comparación, la estructura y la morfología sufren cambios insignificantes. Y lo que es más importante, el grafito reciclado tiene una notable capacidad específica reversible de más de 350 mAh/g a pesar de las pequeñas impurezas del proceso de reciclado", explica los resultados de las pruebas la Dra. Anna Vanderbruggen, científica del HIF en el momento del estudio. Las pruebas con celdas de batería recién ensambladas y fabricadas con grafito reciclado muestran una excelente estabilidad de ciclo. La célula de prueba se sometió a 1.000 ciclos de carga y descarga, con una retención de capacidad del 80 por ciento. Esto es comparable al rendimiento de las celdas completas de referencia fabricadas con material puro.
Paso importante para la economía circular
Los resultados son un paso importante hacia el cumplimiento de los requisitos del Reglamento europeo sobre baterías, que se modificó el año pasado. En él se establece un aumento de la eficiencia mínima de reciclado del 50% al 70% para 2030. Dado que el grafito representa hasta el 25 por ciento de la masa total de las baterías de litio y seguirá siendo un componente esencial de las mismas en un futuro próximo o medio, este proceso de reciclado representa un avance significativo para ajustarse a los requisitos del Green Deal europeo y, sobre todo, para avanzar hacia una economía circular.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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