Baterías recicladas duplican la vida de las celdas, en laboratorio

Una batería que ha llegado al final de su vida útil es, en su mayor parte, un problema que hay que enviar fuera. Los investigadores del Worcester Polytechnic Institute quieren convertirla en una fuente de componentes para una nueva batería. En un estudio publicado en Advanced Energy Materials, un equipo dirigido por el profesor Yan Wang transformó residuos mixtos de baterías en materiales revalorizados tanto para el cátodo como para el ánodo, y con ellos fabricó celdas tipo pouch (baterías planas y selladas) que duraron más que las celdas fabricadas con materiales comerciales.

La presión que motiva este trabajo es fácil de explicar. A medida que crece el uso de las baterías de iones de litio, también aumentan la demanda de materiales críticos y el volumen de baterías desechadas. Muchos métodos de reciclaje actuales se centran en recuperar el cátodo, y los residuos mixtos de baterías son difíciles de transformar en productos de alto valor. Por ello, el equipo se propuso mejorar tanto el cátodo como el grafito recuperados de esos residuos, en lugar de limitarse a las materias primas.

El proceso consta de dos etapas. El material de cátodo mixto y de bajo contenido en níquel se convierte en un cátodo de alto rendimiento llamado NMC622, y el grafito recuperado se purifica y modifica hasta convertirse en material de ánodo de calidad para baterías. Las pruebas mostraron una mejor circulación de iones de litio y una mayor estabilidad en los ciclos en el cátodo, así como una cinética interfacial y una durabilidad superiores en el ánodo de grafito. Cuando el equipo ensambló celdas tipo pouch completas utilizando solo estos componentes revalorizados, las celdas presentaron menos reacciones secundarias y aproximadamente el doble de vida útil en ciclos que las fabricadas con materiales comerciales, conservando el 70 % de su capacidad tras 2.590 ciclos.

El equipo también estimó lo que la ruta podría suponer fuera del laboratorio. Según sus análisis, podría aprovechar más del 95 % de los materiales de desecho, aumentar la rentabilidad un 22,9 % y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero un 27 % y el consumo energético un 29,4 % frente a la ruta de reciclaje de referencia. Se trata de estimaciones basadas en los propios análisis de los investigadores, no de mediciones en una planta en funcionamiento, y el estudio no ofrece costes ni un calendario para su uso industrial.

Para los recicladores, la ventaja sería convertir residuos difíciles de vender en componentes que los fabricantes de baterías pueden utilizar directamente. Para los fabricantes de baterías, apunta a un suministro más circular, con menos recursos y menos energía necesarios para producir nuevos materiales. Los autores describen un camino que va más allá de la recuperación de materias primas y que apunta a fabricar baterías de alto rendimiento a partir de residuos complejos. Si ese camino llegará a las fábricas, y con qué rapidez, dependerá de pruebas más allá del laboratorio que el estudio todavía no recoge.