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Baterias de íons de lítio recicladas podem ter um desempenho melhor do que as novas, aponta estudo



 As baterias de íons de lítio estão no centro de quase todos os veículos elétricos, laptops ou smartphones, e são essenciais para armazenar energia renovável diante da emergência climática. No entanto, todas as atuais operações de mineração do mundo não conseguem extrair lítio e outros minerais importantes em quantidades suficientes para compensar a crescente procura por essas baterias. Estabelecer uma nova mina é um esforço caro que dura anos, além de uma série de dores de cabeça ambientais – como o esgotamento dos recursos hídricos locais ou poluição na região com detritos de escoamento – que têm conduzido a protestos contra a abertura de novas minas.


Estas questões realçam que a capacidade de reciclar as baterias existentes é crucial para mudar de forma sustentável o sistema global de energia. Os fabricantes de baterias de íons de lítio hesitaram sobre a capacidade dos produtos reciclados, temendo poder ter uma qualidade inferior aos construídos a partir de minerais recém-extraídos, levando potencialmente a uma vida útil mais curta da bateria. As consequências podem ser graves, principalmente num veículo elétrico.


Uma pesquisa publicada na revista ‘Joule’ encontrou um método de reciclagem para o cátodo – o cristal cuidadosamente trabalhado que é o componente mais caro da bateria de íons de lítio e a chave para fornecer a voltagem adequada – que funciona tão bem como aqueles com o cátodo feito do zero. Aliás, funcionam melhor, segundo os investigadores, que duram mais tempo e carregam mais rápido. A abordagem da equipa e a demonstração bem-sucedida são “muito únicas e impressionantes”, diz Kang Xu, eletroquímico do Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA, que não esteve envolvido no estudo.


O Departamento de Energia estimou que o mercado de baterias pode crescer 10 vezes na próxima década. Para aliviar as dores de crescimento do mercado, a “reciclagem de baterias de íons de lítio – trazendo esse material de volta à cadeia de abastecimento – é fundamental”, referiu Dave Howell, diretor do Departamento de Tecnologias de Veículos do DOE (Departamento de Energia dos Estados Unidos), que financiou a nova pesquisa como parte de um enorme esforço para estimular inovações de reciclagem de baterias em larga escala nos EUA.


Quando uma bateria de íons de lítio está a fornecer energia, um aglomerado de íons de lítio move-se de uma “gaiola” cristalina (o ânodo) para outra (o cátodo). Os métodos mais comuns usados ​​atualmente para reciclar essas baterias envolvem desmontar e triturar toda a bateria, depois derretê-la ou dissolvê-la em ácido. O resultado é uma massa negra da qual elementos químicos ou compostos simples podem ser recuperados.


Wang e os seus colegas usam um processo muito semelhante – mas em vez de destruir completamente a bateria, mantêm intacta parte da composição crucial do antigo cátodo. Depois de destruir a bateria, removem fisicamente os bits mais baratos (como os circuitos eletrónicos e o invólucro de aço da bateria), que são reciclados separadamente. O que resta é principalmente o material catódico – são adicionados cuidadosamente elementos frescos que compõem o cátodo, como níquel e cobalto, para garantir que a proporção de ingredientes seja a correta. Como um cátodo é fabricado a partir de uma mistura precisa de minerais preciosos para atingir a voltagem específica da bateria, pequenas alterações na sua estrutura podem comprometer o seu desempenho. Esse valor é perdido se a bateria inteira for simplesmente derretida ou dissolvida de uma só vez, como nos métodos atuais de reciclagem.


Comparando o pós de cátodo, os investigadores descobriram que o reciclado era mais poroso – característica que abre espaço para o cristal do cátodo inchar ligeiramente com os íons de lítio, abrindo espaço de manobra para que o cristal não rache tão facilmente quanto os cátodos construídos do zero. Esse rachar é uma das principais causas da degradação da bateria ao longo do tempo. Mas mais poros significam áreas de superfície mais expostas, onde as reações químicas necessárias para o carregamento podem acontecer – o que significa uma velocidade de carregamento superior às contrapartes fabricadas comercialmente.


Esta nova abordagem de reciclagem elimina uma parte significativa dos requisitos de comércio e transporte internacionais, abrindo um caminho potencial para diversos países reforçarem a reciclagem doméstica de baterias.


https://multinews.sapo.pt/noticias/baterias-de-ions-de-litio-recicladas-podem-ter-um-desempenho-melhor-do-que-as-novas-aponta-estudo/

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