Batterie riciclate durano il doppio nei test di laboratorio

Una batteria giunta alla fine della sua vita è, nella maggior parte dei casi, un problema da spedire altrove. I ricercatori del Worcester Polytechnic Institute vogliono che diventi una fonte di componenti per una nuova batteria. In uno studio pubblicato su Advanced Energy Materials, un team guidato dalla professoressa Yan Wang ha trasformato i rifiuti di batterie miste in materiali riciclati di alta qualità per catodo e anodo, e con essi ha realizzato celle pouch (batterie piatte e sigillate) che hanno superato in durata le celle costruite con materiali commerciali.

La spinta alla base del lavoro è facile da descrivere. Con la crescita dell'uso delle batterie agli ioni di litio, aumentano la domanda di materiali critici e il volume di batterie esauste. Molti metodi di riciclo attuali si concentrano sul recupero del catodo, e i rifiuti di batterie miste sono difficili da trasformare in prodotti di alto valore. Il team si è quindi proposto di migliorare sia il catodo sia la grafite recuperati da quei rifiuti, senza fermarsi alle materie prime.

Il processo si articola in due fasi. Il materiale catodico misto, a basso contenuto di nichel, viene convertito in un catodo ad alte prestazioni chiamato NMC622, mentre la grafite recuperata viene purificata e modificata fino a diventare un materiale anodico di qualità adatta alle batterie. I test hanno rilevato un miglior trasporto degli ioni di litio e una maggiore stabilità ciclica nel catodo, oltre a una cinetica interfacciale e una durabilità migliori nell'anodo di grafite. Quando il team ha assemblato celle pouch complete usando solo queste parti riciclate, le celle hanno mostrato meno reazioni collaterali e una durata di ciclo circa doppia rispetto alle celle costruite con materiali commerciali, conservando il 70% della capacità dopo 2.590 cicli.

Il team ha inoltre stimato che cosa potrebbe significare questo percorso al di fuori del laboratorio. Secondo le loro analisi, potrebbe utilizzare più del 95% dei materiali di scarto, aumentare la redditività del 22,9% e ridurre le emissioni di gas serra del 27% e il consumo energetico del 29,4% rispetto al percorso di riciclo di riferimento. Si tratta di stime derivate dalle analisi degli stessi ricercatori, non di misure effettuate in un impianto in funzione, e lo studio non fornisce né costi né una tabella di marcia per l'uso industriale.

Per i riciclatori, il vantaggio sarebbe trasformare rifiuti difficili da vendere in componenti che i produttori di batterie possono utilizzare direttamente. Per i produttori di batterie, il percorso indica un approvvigionamento più circolare, con meno risorse ed energia necessarie per produrre nuovi materiali. Gli autori descrivono un percorso che va oltre il recupero di materie prime, verso la produzione di batterie ad alte prestazioni a partire da rifiuti complessi. Se questo percorso arriverà nelle fabbriche, e con quale rapidità, dipende da test ulteriori rispetto a quelli di laboratorio, che lo studio non riporta ancora.