Resíduos de baterias revalorizados duplicam vida útil em laboratório

Uma bateria que chegou ao fim da vida é, na maior parte dos casos, um problema a enviar para longe. Investigadores do Worcester Polytechnic Institute querem que se torne uma fonte de componentes para uma nova bateria. Num estudo publicado na Advanced Energy Materials, uma equipa liderada pelo professor Yan Wang converteu resíduos de baterias misturados em materiais revalorizados para o cátodo e para o ânodo, e construiu com eles células pouch (baterias planas e seladas) que duraram mais do que células feitas com materiais comerciais.

A pressão por trás deste trabalho é fácil de enunciar. À medida que a utilização de baterias de iões de lítio aumenta, aumentam também a procura de materiais críticos e o volume de baterias descartadas. Muitos dos métodos de reciclagem atuais concentram-se na recuperação do cátodo, e os resíduos misturados de baterias são difíceis de transformar em produtos de elevado valor. A equipa propôs-se, por isso, melhorar tanto o cátodo como a grafite recuperados desses resíduos, em vez de se ficar pelas matérias-primas.

O processo funciona em duas etapas. O material de cátodo misto, pobre em níquel, é convertido num cátodo de elevado desempenho designado NMC622, e a grafite recuperada é purificada e modificada até se tornar um material de ânodo de qualidade para baterias. Os testes revelaram melhor transporte de iões de lítio e maior estabilidade de ciclo no cátodo, bem como uma cinética interfacial e uma durabilidade superiores no ânodo de grafite. Quando a equipa montou células pouch completas apenas com estas peças revalorizadas, as células apresentaram menos reações secundárias e cerca de duas vezes a vida útil de ciclo das células construídas com materiais comerciais, mantendo 70 % da capacidade após 2 590 ciclos.

A equipa estimou também o que a via poderia significar fora do laboratório. Segundo as suas análises, poderia aproveitar mais de 95 % dos materiais residuais, aumentar a rentabilidade em 22,9 % e reduzir as emissões de gases com efeito de estufa em 27 % e o consumo de energia em 29,4 % em comparação com a via de reciclagem de referência. São estimativas das análises dos próprios investigadores, não medições de uma unidade em funcionamento, e o estudo não apresenta custos nem um calendário para a utilização industrial.

Para os recicladores, o ganho seria transformar resíduos difíceis de vender em componentes que os fabricantes de baterias podem utilizar diretamente. Para os fabricantes de baterias, aponta para um abastecimento mais circular, com menos recursos e menos energia necessária para produzir novos materiais. Os autores descrevem um caminho que vai além da recuperação de matérias-primas, em direção à produção de baterias de elevado desempenho a partir de resíduos complexos. Saber se esse caminho chega às fábricas, e com que rapidez, depende de testes para além do laboratório que o estudo ainda não apresenta.