Gli studiosi del centro di ricerca sulle batterie Meet dell’Università di Münster hanno sviluppato un processo per riciclare gli scarti di produzione derivanti dal processo di produzione a secco delle batterie agli ioni di litio.
Nella produzione tradizionale di batterie, i materiali attivi del catodo vengono distribuiti in solventi e applicati sotto forma di pasta sul collettore di corrente in alluminio e il solvente N-metil-2-pirrolidone (NMP) e il polivinilidenfluoruro (PVdF) vengono utilizzati come leganti. Successivamente, l’elettrodo rivestito deve essere essiccato con un processo ad alto consumo energetico e il solvente evaporato deve essere recuperato con un procedimento complesso.
Nel processo a secco, invece, viene utilizzato il politetrafluoroetilene (PTFE) come legante, senza alcun solvente. Ciò consente di risparmiare fasi di essiccazione e ridurre i costi. Tuttavia, questo processo genera una maggiore quantità di scarti. Da un lato perché, quando si scala una nuova tecnologia, è naturale che si producano più scarti, dall’altro perché, soprattutto nel processo a secco, dopo la levigatura dello strato catodico si formano bordi irregolari che devono essere rifilati. Poiché lo strato catodico è la parte più costosa di una batteria, gli scarti devono essere riciclati nel modo più economico possibile.
Il processo di riciclaggio ora sviluppato si basa su un trattamento meccanico a secco. “Il riciclaggio può essere implementato e scalato con successo mediante un processo meccanico a secco che prevede l’uso di mulini”, spiega Maike Michelle Gnutzmann, dottoranda presso il Meet e la scuola di ricerca internazionale Baccara. Nel mulino, il composito catodico viene delicatamente separato dal collettore di corrente e granulato a bassa velocità per non danneggiare la struttura del materiale attivo.
Il risultato è una polvere che contiene materiale attivo, legante PTFE e nerofumo nella loro forma originale. Può essere riutilizzata per il rivestimento degli elettrodi senza ulteriore trattamento. Non vengono utilizzati né alte temperature, né solventi o sostanze chimiche tossiche. Un’analisi dei costi del ciclo di vita condotta nell’ambito dello studio conferma la redditività dell’approccio.
I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista specializzata Advanced Energy Materials con il titolo “A Dry-mechanical Approach for Scrap Recycling of Dry-processed Lithium-ion Battery Cathodes” (Un approccio meccanico a secco per il riciclaggio dei rottami dei catodi delle batterie agli ioni di litio trattati a secco).
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