Учёные вернули старым батареям электромобилей до 95% ёмкости
Автор: Максим Третьяков Исследователи Корнеллского университета предложили способ восстановления батарей электромобилей, не превращая их в сырьё. Метод Direct Electrode-to-Electrode Regeneration, или DEER, очищает электроды от накопившихся отложений и возвращает элементам до 95% исходной ёмкости. По расчётам авторов, такой подход потребует меньше энергии и обойдётся дешевле привычной переработки.
Обычно литий-ионные батареи считают выработавшими ресурс, когда они сохраняют 70—80% первоначальной ёмкости. При стандартной переработке их дробят в так называемую чёрную массу, а затем с помощью высокой температуры и химических процессов извлекают литий, кобальт, марганец, никель, медь и алюминий. Вместе с ценными металлами исчезают и электроды, хотя они ещё могут работать.
При DEER после разборки аккумулятора электроды помещают в электрохимическую ванну с 1,3-диметил-2-имидазолидиноном, или DMI. Раствор удаляет утолщённый слой твёрдого электролитного интерфейса, SEI, который со временем мешает электронам проходить через электрод и снижает отдачу батареи.
Ресурс восстановленных батарей электромобилей
Обработка восстанавливает ёмкость и замедляет дальнейшее старение элементов. У деградировавших батарей без обработки потеря ёмкости составляла 0,072% за цикл, а у восстановленных методом DEER — 0,042% за цикл. Этот темп сохранялся примерно 800 циклов, после чего деградация ускорялась.
На поверхности электрода после процедуры остаётся тонкий слой фторида лития, который сдерживает последующий рост SEI. Метод можно применить повторно: второй цикл регенерации вернул уже обновлённой батарее 90% первоначальной ёмкости. Очищенные электроды затем можно использовать при сборке новых аккумуляторных блоков.
Технология подходит не для любого повреждённого элемента. Она рассчитана на батареи, потерявшие характеристики главным образом из-за разрастания SEI. Если проблема связана с потерей лития, растрескиванием частиц, повреждением структуры или механической поломкой, потребуется обычная переработка.
Учёные уже пытались вводить раствор DMI прямо в неразобранную ячейку, но получили слабый результат. Поэтому электроды придётся извлекать, обрабатывать и промывать отдельно. По расчётам исследователей, переработка методом DEER может стоить $15,25 за килограмм против $26,31 за килограмм при пирометаллургическом или гидрометаллургическом подходе. На DMI приходится около 63% расходов, и повторное использование раствора способно дополнительно снизить цену.
В материале от 26 июня метод описывался как восстановление батарей без полной разборки. Теперь уточняется, что при DEER аккумулятор разбирают, а электроды обрабатывают отдельно; заявленный результат в 95% исходной ёмкости совпал с прежними данными.
