Günümüzde lityum pillerin üretiminde nadir ve pahalı bir metal olan kobalt kullanıyor ve maalesef kobalt madenciliğinin faturası doğaya kesiliyor. Kobalt katota karşı çevreci alternatiflerden biri ise lityum iyon fosfat pillerdir. Yeni bilimsel bir gelişme sayesinde, bu piller kullanıldıktan sonra küçük bir elektrik akım enerjisi yaklaşımıyla, geri dönüştürülebiliyor.
San Diego Kaliforniya Üniversitesi’nden nanoteknoloji mühendislerinin yürüttüğü bir araştırmada, katodu lityum demir fosfattan yapılan pillerin geri dönüşümüne odaklanıldı. Nikel ve kobalt gibi ağır metallerin kullanımından kaçınılırsa, bataryaların doğadan bozulması ve maden bölgelerindeki su kaynaklarının kirlenmesi ve maden işçilerinin ağır metal maruziyeti engellenebilir.
Geri Dönüşümle Lityum Demir Fosfat Pil İlk Haline Dönüyor
Kobalt kaynaklı çevre problemlerini dikkate alan IBM ve Tesla gibi teknoloji devleri alternatif pil tasarımlarına yöneliyor. Tesla yeni satmaya başladığı Model 3 araçlarda bu yıl, lityum iyon fosfat pile yöneldi. Bu piller daha güvenli, uzun ömürlü ve üretimleri daha kolay fakat geri dönüşüme sokmak pahalıya mal oluyor.
“Pilleri dönüştürmek, ucuza mal olmuyor. Bu aynı plastik malzemelerin üretiminin ucuz fakat dönüşümünün pahalı olmasına benziyor,” diyor Nanoteknoloji mühendisi Prof. Zheng Chen.
Geri dönüşüm atılımı, Lityum demir fosfat bataryaların kötüleşen performansının arkasında yatan mekanizmalara odaklanıyor. Piller çok kullanıldığında, katotta lityum iyonların kaybolmasından dolayı bazı boşluklar oluyor ve aynı zamanda demir ile lityum iyonlarının kristal yapıdaki yerleri de takas ediliyor. İşte bu neden lityum iyonları tuzağa düşerek, pil boyunca dönüşümleri engelleniyor.
Araştırma ekibi, piyasadan lityum demir fosfat pil hücreleri toplayarak onları yarı kapasiteye kadar boşalttı. Sonra pillerin içindeki tozu, lityum tuzu ve sitrik asitten oluşan çözeltiye soktu. Pilleri durulamadan önce kuruttu ve sonra 60 ila 80 °C sıcaklıklarda kuruttu. Sonra bu tozu yeni katotlara doldurdu ve sonra saat pili ve yassı batarya olarak test etti. Araştırmacılar pilin tekrar başlangıç performansına geri döndüğünü gözlemledi.
Bu yeni geri dönüşüm tekniği; pilin lityum iyon stoğunu yenilemekle kalmıyor, aynı zamanda lityum ve demir iyonlarının yeniden orijinal konumlarına dönmelerine yardımcı oluyor.
Sitrik asitin ilave edilmesi, demir iyonlarını elektronlarla besleyerek, pozitif yükü azaltarak onları eski konumlarına itiyor. Böylece pilde lityum iyonları yeniden salınabiliyor ve bataryada yeniden çevrime giriyor.
Araştırmacılara göre, bu teknik günümüzde kullanılan yaklaşımlardan % 80-%90 daha az enerji tüketerek çevreye % 75 kadar daha az sera gazı salıyor. Her ne kadar bu muhteşem bir başlangıç olsa da, araştırmacılar bataryaların toplanması ve taşınmasında gerçekleşen çevre ayak izinin belirlenmesi için daha fazla araştırma yapılması gerektiğini savunuyor.
Araştırma Joule dergisinde yayınlandı.
Kaynak: https://newatlas.com/energy/battery-recycling-breakthrough-heavy-metals/
