Pin Lithium-Ion tái chế có thể hoạt động tốt hơn pin mới

Một phương pháp tái chế pin mới như vậy có thể giúp đáp ứng nhu cầu đang tăng vọt

Pin Lithium-ion là trái tim của hầu hết các loại xe điện, máy tính xách tay và điện thoại thông minh, và chúng rất cần thiết để lưu trữ năng lượng tái tạo khi đối mặt với tình trạng khẩn cấp về biến đổi khí hậu. Nhưng tất cả các hoạt động khai thác hiện tại của thế giới không thể khai thác đủ lithium và các khoáng chất quan trọng khác để đáp ứng nhu cầu tăng vọt đối với những loại pin này. Việc khai thác các mỏ mới là một quá trình tốn kém và kéo dài nhiều năm, hoạt động khai thác mỏ cũng tạo ra một loạt các vấn đề về môi trường.

Khả năng tái chế

Khả năng tái chế các loại pin hiện có là rất quan trọng để chuyển dịch hệ thống năng lượng toàn cầu một cách bền vững. Tuy nhiên, việc tái chế pin lithium-ion chỉ mới được đưa vào thương mại gần đây. Các nhà sản xuất pin đã do dự vì lo ngại rằng các sản phẩm tái chế có thể có chất lượng thấp hơn các sản phẩm được chế tạo từ khoáng chất mới khai thác, có khả năng dẫn đến tuổi thọ pin ngắn hơn hoặc làm hỏng các bộ phận bên trong pin. 

Nhưng nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí Joule đã dựa trên những gì các chuyên gia mô tả là một phương pháp tái chế đơn giản mà hiệu quả hơn giúp tân trang lại cực âm – thành phần đắt nhất của pin lithium-ion và là chìa khóa để cung cấp điện áp thích hợp. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng pin mà họ sản xuất bằng kỹ thuật tái chế cực âm mới hoạt động tốt như những loại pin có cực âm được sản xuất lần đầu. Trên thực tế, pin có cực âm được tái chế đều có tuổi thọ cao hơn và sạc nhanh hơn. 

Khoảng trống nhiều hơn, sạc nhanh hơn

Các nhà khoa học đã so sánh các hạt trong bột catốt tái chế của họ với các hạt trong bột catốt được sản xuất thương mại (phần lớn được làm từ các khoáng chất mới được khai thác). Họ phát hiện ra rằng các hạt bột tái chế xốp hơn, với các khoảng trống đặc biệt lớn ở trung tâm của mỗi hạt. Những đặc điểm này tạo chỗ cho tinh thể catốt hơi phồng lên khi các ion liti chen vào bên trong nó, và khoảng trống này giúp tinh thể không bị nứt dễ dàng như catốt được xây từ đầu. Việc nứt vỡ như vậy là nguyên nhân chính khiến pin bị suy giảm chất lượng theo thời gian.

Nhiều chỗ trống hơn cũng có nghĩa là diện tích bề mặt tiếp xúc nhiều hơn, nơi các phản ứng hóa học cần thiết để sạc pin có thể xảy ra — và đây là lý do tại sao pin tái chế sạc nhanh hơn so với các loại pin mới được sản xuất thương mại. Tham vọng trong tương lai có thể là thiết kế tất cả các catốt để có cấu trúc vượt trội này thay vì chỉ làm từ đồ tái chế.

Nguồn: https://www.scientificamerican.com/article/recycled-lithium-ion-batteries-can-perform-better-than-new-ones/