Son yıllarda elektrikli araçların yaygınlaşmasıyla birlikte, batarya geri dönüşümü konusu büyük bir önem kazanmıştır. Araştırmacılar, pil atığını hızla 2.500 Kelvin’e kadar ısıtarak farklı manyetik kabuklara ve kararlı çekirdek yapılarına dönüştürmeyi başardılar. Bu yenilikçi yöntem, batarya malzemelerinin düşük maliyetle etkin bir şekilde ayrıştırılmasına ve geri dönüştürülmesine olanak tanıyacak.
Rice Üniversitesi’nde T.T. ve W.F. Chao Kimya Profesörü ve malzeme bilimi ve nano mühendislik profesörü James Tour’un liderliğindeki araştırma ekibi, manyetik özelliklerin kullanılmış pil malzemelerinin ayrılmasını ve saflaştırılmasını kolaylaştırabileceğini öne sürdü. Araştırmacılar, bu yöntemin yalnızca batarya geri dönüşümünü değil, aynı zamanda elektrikli araçların daha çevreci bir şekilde üretilmesine katkıda bulunacağını vurguladı.
Geliştirilen bu yöntemle birlikte, lityum-iyon pillerin verimli bir şekilde geri dönüştürülmesine yönelik çevresel sorunların çözülmesi hedefleniyor. Batarya geri dönüşüm teknikleri, enerji depolama cihazlarının pahalı ve çevresel etkileri olan enerji yoğun termal veya kimyasal işlemlerle elementel formlarına ayrıştırılmasını içeriyordu. Ancak bu çalışmada, araştırmacılar solventsiz flaş Joule ısıtma (FJH) yöntemini kullanarak orta derecede dirençli bir malzemeyi hızlı bir şekilde ısıtmayı başardılar.
FJH yöntemi ile pil atığı, saniyeler içinde 2.500 Kelvin’e kadar ısıtılarak manyetik kabuklar ve kararlı çekirdek yapıları ile benzersiz özellikler kazandı. Rice araştırmacılarına göre, manyetik ayırma süreci etkili bir saflaştırma sağladı ve bu yöntemle pil yapısının değeri korunarak yüzde 98 oranında yüksek bir pil metali geri kazanım verimi elde edildi.
İşlem sırasında, genellikle elektrikli araçlarda kullanılan kobalt bazlı pil katotları, beklenmedik bir şekilde dış spinel kobalt oksit katmanlarında manyetizma göstererek kolay ayrılmaya izin verdi. Nature Communication dergisinde yayımlanan bu araştırma, atık katotlardan taze katotların geri kazanımını sağlamak için manyetik ayırma ile birleştirilen yeni bir yöntemi tanıttı. Tüm bu süreç, “flaş geri dönüşüm” olarak adlandırılıyor.
FJH sonrası elde edilen katotlar, hiyerarşik özelliklere sahip sağlam çekirdek yapıları ortaya çıkararak yeni katotlara dönüştürülme potansiyeline işaret ediyor. Yeniden oluşturulan katotlar, lityum-iyon pillerde kullanıldıklarında, yeni ticari muadilleriyle karşılaştırıldığında oldukça iyi elektrokimyasal performans göstermektedir.
