Một phương pháp mới do các nhà nghiên cứu tại Viện Bách khoa Worcester (WPI), Hoa Kỳ phát triển, cho phép tái chế pin lithium-ion cũ và có thể mở rộng quy mô. Phương pháp này đạt hiệu quả cao và thân thiện với môi trường.
Pin lithium-ion là giải pháp lưu trữ năng lượng tốt nhất mà con người phát triển. Nó cung cấp mật độ năng lượng cao nhất trong số các công nghệ lưu trữ năng lượng. Pin lithium có thể dễ dàng mở rộng quy mô để đáp ứng nhu cầu của các dự án ngay cả ở những vùng địa lý khó khăn.
Pin lithium-ion thường có tuổi thọ vài năm hoặc khoảng vài nghìn chu kỳ sạc và xả. Tuổi thọ của pin cũng phụ thuộc vào nhiều điều kiện khác nhau như thành phần hóa học của pin, điều kiện sạc và cách sử dụng.
Việc sử dụng pin lithium-ion phổ biến khắp mọi nơi, từ các thiết bị điện tử nhỏ đến các phương tiện giao thông như ô tô điện và hệ thống lưu trữ năng lượng. Tình hình này sẽ dẫn đến một lượng lớn pin lithium-ion sau khi hết vòng đời sẽ thải loại, không sử dụng được nữa.
Mặc dù lithium dồi dào, nhưng việc khai thác nó lại không thân thiện với môi trường. Công nghệ sản xuất pin cũng đòi hỏi một lượng lớn các vật liệu quan trọng khác như niken, coban, mangan, đặt ra câu hỏi về cách sử dụng lại các thành phần của pin sau khi hết tuổi thọ.
Điều này dẫn đến nhu cầu linh kiện tăng cao, kéo theo việc khai thác quặng nhiều hơn, đây là cách không thân thiện với môi trường. Do đó, các nhà nghiên cứu đang tìm cách tái chế các thành phần của pin để có thể sử dụng lại.
Một nhóm nghiên cứu do Yan Wang, giáo sư kỹ thuật cơ khí và vật liệu tại WPI, dẫn đầu, phát triển một phương pháp thủy luyện kim, có thể giúp thu hồi các thành phần của pin với chất lượng cao mà vẫn thân thiện với môi trường.
Nhóm nghiên cứu tập trung vào việc thu hồi vật liệu cathode hỗn hợp niken-lean (Ni-lean) đã qua sử dụng và thu hồi thành công đến 92% kim loại quan trọng. Họ chuyển đổi những vật liệu này thành bột cathode, có thể giúp tái tạo cathode pin.
Pin được chế tạo bằng bột cathode này vẫn giữ 88% dung lượng sau 500 chu kỳ sạc và hơn 85% sau 900 chu kỳ sạc lại. Điều quan trọng là phương pháp thu hồi này sử dụng ít hơn 8,6% năng lượng so với các phương pháp thông thường và giảm 13,9% lượng khí thải carbon.
Nghiên cứu này không chỉ giải quyết thách thức về môi trường do chất thải pin gây ra mà còn giúp giảm phụ thuộc vào khai thác quặng. Điều này rất cần thiết để xây dựng chuỗi cung ứng pin bền vững và linh hoạt hơn. Công trình nghiên cứu được công bố trên tạp chí Energy Storage Materials.
