Учёные из Университета Хуачжун науки и технологии (Китай) объявили о создании уникального процесса, позволяющего восстанавливать структуру и ёмкость изношенных катодов высоконикелевых литий‑ионных батарей, применяемых в электромобилях. Об этом сообщает spacedaily.com.
Традиционная переработка отработанных аккумуляторов в основном направлена на извлечение металлов, при этом атомная решётка материала разрушается, и полученный металл используется в новых изделиях без восстановления исходных свойств. Новый подход, основанный на тройной смеси расплавленных солей – гидроксида лития, нитрата лития и салицилата лития, меняет эту парадигму.
Исследователи сосредоточились на катодном материале LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (NCM811), известном своей высокой энергоёмкостью и популярном в современных электромобилях. С течением времени NCM811 теряет литий и образует дефекты, что приводит к падению ёмкости и сокращению срока службы батареи. При нагреве до температур, при которых смесь солей переходит в жидкое состояние, ионы лития проникают в повреждённый катод, устраняя дефекты и восстанавливая первоначальный кристаллический порядок.
Микроскопический анализ показал, что после обработки материал приобретает однородную монокристаллическую структуру без нежелательного поверхностного слоя «rock‑salt». Переработанный катод демонстрирует начальную разрядную ёмкость 196 мА·ч/г и сохраняет 76 % этой ёмкости после 200 циклов заряд‑разряд, что превосходит показатели большинства существующих методов переработки. По словам ведущего исследователя Фаншу Хэ, процесс «эффективно заживляет как внутренние, так и поверхностные повреждения катода, заменяя потерянный литий и восстанавливая упорядоченную слоистую структуру, критически важную для длительного срока службы батареи».
Технология работает при относительно низких температурах и не требует применения кислот или токсичных растворителей, что делает её энергоэффективной и экологически безопасной. Учёные видят в ней потенциал для создания замкнутого цикла переработки: отработанные батареи могут напрямую превращаться в высококачественные материалы для новых ячеек, снижая как стоимость, так и экологический след производства аккумуляторов. На данный момент результаты получены в лабораторных условиях; команда планирует масштабировать процесс до промышленного уровня и полностью оценить его влияние на окружающую среду.