Los investigadores desarrollan un innovador método de reciclado de pilas
Un equipo de investigación de la Universidad Rice dirigido por James Tour, catedrático de Química T.T. y W.F. Chao y profesor de Ciencia de los Materiales y Nanoingeniería, aborda el problema medioambiental del reciclado eficiente de las baterías de iones de litio en medio de su uso creciente.
Investigadores de Rice dirigidos por James Tour han desarrollado un innovador método de reciclaje de baterías.
Photo by Jeff Fitlow/Rice University
El equipo ha sido pionero en la aplicación de un nuevo método para extraer materiales activos purificados de los residuos de las pilas, según se detalla en la revista Nature Communications del 24 de julio. Sus hallazgos podrían facilitar la separación y el reciclado eficaces de los valiosos materiales de las baterías por un coste mínimo, contribuyendo así a una producción más ecológica de vehículos eléctricos (VE).
"Con el aumento del uso de baterías, sobre todo en los vehículos eléctricos, la necesidad de desarrollar métodos de reciclado sostenibles es acuciante", afirma Tour.
Las técnicas de reciclado convencionales suelen consistir en descomponer los materiales de las pilas en sus formas elementales mediante procesos térmicos o químicos que consumen mucha energía, son costosos y tienen importantes repercusiones ambientales.
El equipo propuso que las propiedades magnéticas podrían facilitar la separación y purificación de los materiales usados de las pilas.
Su innovación utiliza un método conocido como calentamiento Joule flash sin disolventes (FJH). Esta técnica ideada por Tour consiste en hacer pasar una corriente a través de un material moderadamente resistivo para calentarlo rápidamente y transformarlo en otras sustancias.
Mediante el FJH, los investigadores calentaron los residuos de las pilas hasta 2.500 Kelvin en cuestión de segundos, creando características únicas con cáscaras magnéticas y estructuras centrales estables. La separación magnética permitió una purificación eficaz.
Durante el proceso, los cátodos de las baterías de cobalto -utilizados habitualmente en vehículos eléctricos y asociados a elevados costes financieros, medioambientales y sociales- mostraron inesperadamente magnetismo en las capas exteriores de óxido de cobalto espinelado, lo que permitió separarlos con facilidad.
El método de los investigadores dio como resultado un alto rendimiento de recuperación de metales de la batería del 98%, manteniendo el valor de la estructura de la batería.
"En particular, las impurezas metálicas se redujeron significativamente tras la separación, conservando la estructura y funcionalidad de los materiales", afirma Tour. "La estructura a granel de los materiales de la batería se mantiene estable y está lista para ser reconstituida en nuevos cátodos".
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Publicación original
Weiyin Chen, Yi Cheng, Jinhang Chen, Ksenia V. Bets, Rodrigo V. Salvatierra, Chang Ge, John Tianci Li, Duy Xuan Luong, Carter Kittrell, Zicheng Wang, Emily A. McHugh, Guanhui Gao, Bing Deng, Yimo Han, Boris I. Yakobson, James M. Tour; "Nondestructive flash cathode recycling"; Nature Communications, Volume 15, 2024-7-24
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