Cercetătorii de la Laboratorul Național pentru Energie Regenerabilă (NREL) din Statele Unite utilizează o tehnologie avansată de imagistică pentru a prelungi durata de viață a bateriilor litiu-ion, esențiale pentru vehiculele electrice (EV) și sistemele de stocare a energiei, conform InterestingEngineering.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Noua tehnologie, numită nano-tomografie computerizată cu raze X (nano-CT), permite identificarea precisă a defectelor microscopice din structura internă a bateriilor uzate și deschide calea către metode eficiente de „reciclare directă”.
Nano-CT este un sistem capabil să evidențieze structuri de până la 50 de nanometri, o performanță disponibilă anterior doar cu ajutorul unor aparate sincrotron de mari dimensiuni.
Instalată în campusul NREL din Golden, Colorado, această platformă permite examinarea în profunzime a degradării celulelor în timp real, fără a le distruge. Astfel, oferă o imagine clară asupra modului în care structura internă a bateriilor se modifică în timpul utilizării și cum aceste modificări afectează performanța.
„Putem identifica tipuri specifice de degradare care apar în materialele bateriilor la final de viață și, pe baza acestor informații, alegem cea mai potrivită cale de recuperare”, a explicat Donal Finegan, cercetător principal în domeniul stocării energiei la NREL.
Rezultatele scanărilor au contrazis presupunerea larg răspândită potrivit căreia un catod care își păstrează capacitatea energetică poate fi considerat funcțional. Deși unele catoduri vechi păstrează o capacitate energetică apropiată de cea a materialului nou, capacitatea lor de a permite încărcarea rapidă scade drastic. Cercetările au arătat că particulele bogate în nichel din catod se fisurează în timp, iar aceste microfisuri împiedică circulația ionilor de litiu.
Folosind un instrument software intern, Microstructure Analysis Toolbox, doctoranda Melissa Popeil și echipa sa au cartografiat aceste fisuri în profunzime în celule comerciale supuse unor cicluri de utilizare realiste. Proiectul face parte dintr-un program derulat de U.S. Department of Energy’s Vehicle Technologies Office și oferă cea mai detaliată imagine de până acum asupra acumulării degradării în timpul duratei de viață a unei baterii.
Pe baza acestor informații, cercetătorii explorează acum metode de reparare a materialelor uzate. În loc să dizolve electrozii în compuși chimici, proces costisitor și cu consum mare de energie, echipa testează tratamente mecanice mai blânde, capabile să repare particulele crăpate sau să înlocuiască doar componentele afectate. Această abordare ar putea reduce timpul de procesare, ar păstra structura cristalină valoroasă a catodului și ar menține metalele critice precum litiu, nichel, cobalt, în interiorul economiei americane.
În paralel, echipa NREL extinde cercetările și asupra altor tipuri de baterii, pentru a adapta metodele de reciclare directă fiecărei chimii în parte. Scopul este ca viitoarele baterii să fie proiectate cu o „a doua viață” în minte, reducând astfel presiunea asupra lanțurilor globale de aprovizionare și asupra procesării externe, dominată în prezent de China.
Specialiștii din domeniu subliniază că metodele avansate de caracterizare structurală sunt esențiale pentru reciclare: fără o înțelegere clară a defectelor la scară nano, nu se poate decide eficient dacă un material trebuie recondiționat, reprocesat sau eliminat. Platforma nano-CT de la NREL ar putea transforma acest proces într-un demers bazat pe date concrete, contribuind la o economie circulară în domeniul bateriilor.
