Lithium-iontové baterie se staly nedílnou součástí našich životů. Pohánějí chytré telefony, notebooky, elektromobily i systémy pro ukládání energie z obnovitelných zdrojů. Lithium se stalo strategickou surovinou, a tak roste tlak na jeho co nejefektivnější recyklaci. Dosavadní metody totiž zpravidla využívají agresivní chemikálie, které zatěžují životní prostředí.
Čínští vědci z Centrální jižní univerzity v Čchang-ša a dalších institucí přišli s řešením, které může znamenat zásadní průlom. Vyvinuli metodu, která umožňuje extrakci cenných kovů ze starých lithium-iontových baterií v neutrálním prostředí, čímž se minimalizuje dopad na životní prostředí. Celý postup se obejde bez použití silných kyselin a zásad, které jsou běžné v tradičních recyklačních procesech.
Základem je běžná aminokyselina
Tajemství této metody spočívá ve dvou klíčových tricích. Prvním z nich je využití „mikrobateriového efektu“ v recyklačním roztoku. Vědci smíchají rozemletý materiál starých baterií se solí železa, šťavelanem sodným a glycinem v neutrální kapalině. Na povrchu částic se vytvoří tenká vrstva šťavelanu železnatého, která funguje jako anoda, zatímco samotný materiál baterie působí jako katoda.
Princip recyklace lithium-iontových baterií
Tímto uspořádáním vznikne miniaturní baterie, která spouští elektrochemickou reakci. Ta probíhá díky přítomnosti železnatých solí (Fe²⁺), které oxidují na železité ionty (Fe³⁺), čímž podporují rozklad bateriového materiálu a pomáhají rozkládat strukturu baterie.
Druhým trikem je použití glycinu, běžné aminokyseliny, která hraje klíčovou roli při zachytávání iontů kovů, jako je lithium, nikl, kobalt a mangan. Glycin funguje jako „klec“, která zabraňuje vzniku nežádoucích vedlejších produktů a pomáhá udržovat pH roztoku v neutrálním rozmezí. Díky tomuto uspořádání dochází k rychlému rozpadu starých bateriových vrstev a uvolnění cenných kovů do roztoku.
Díky těmto dvěma trikům lze kovy získat rychle, bezpečně a ekologicky. Další významnou výhodou je, že zbylý roztok glycinu po extrakci kovů není odpad. V některých případech ho lze využít jako hnojivo, čímž promění v užitečný zemědělský produkt. Každý krok celého procesu tak přispívá k udržitelnosti.
Za 15 minut získá 99,99 % lithia
Výsledky této nové metody jsou ohromující. Během pouhých 15 minut dokáže z použitých baterií extrahovat 99,99 % lithia, 96,8 % niklu, 92,35 % kobaltu a 90,59 % manganu. Tato účinnost je dosažena v neutrálním prostředí, které minimalizuje riziko vzniku škodlivých plynů a ve srovnání s konvenčními procesy snižuje spotřebu energie. V porovnání s běžnými recyklačními postupy, které často trvají několik hodin nebo dokonce dnů, je to revoluční skok vpřed.
Tato průkopnická metoda recyklace otevírá nové cesty k ekologickému a udržitelnému zpracování starých lithium-iontových baterií. Podle zdrojů je tento způsob výrazně méně nákladný než běžné hydrometalurgické procesy, minimalizuje dopad na životní prostředí, snižuje spotřebu energie, a dokonce vytváří i užitečný vedlejší produkt.
Budoucnost recyklace baterií se tak rýsuje v mnohem zelenějších barvách. Pokud se tuto technologii podaří převést do průmyslového měřítka, můžeme se těšit na udržitelnější způsob využívání energie a snížení negativních dopadů na naši planetu.