Toshiba Corporation ha desarrollado un método para reciclar ánodos de óxido de baterías de iones de litio, con un bajo coste y un impacto medioambiental también pequeño.
El Reglamento sobre baterías de la Unión Europea, que entró en vigor en agosto de 2023, exige a los fabricantes declarar la huella de carbono (CFP, por sus siglas en inglés) de la batería. Esto implica considerar el impacto medioambiental durante todo el ciclo de vida del producto, desde la extracción de los metales hasta el reciclaje, lo que requiere una respuesta rápida de la cadena de suminitro de todo el mundo.
Y precisamente el reciclaje es una parte fundamental para reducir el impacto medioambiental de las baterías, pues reduce la minería de materias primas para hacer nuevas baterías. Las empresas más punteras ya consiguen reciclar más del 95 por ciento de los materiales de una batería usada.
Ahora Toshiba ha desarrollado un método de reciclaje directo que permite reciclar baterías de iones de litio con ánodo de óxido de alta potencia y larga duración mediante un sencillo proceso de tratamiento térmico, y ha demostrado la eficacia de este método.
El método aprovecha las características de los materiales activos de óxido con estructuras cristalinas estables y utiliza el reciclaje directo, que recicla los materiales activos tal como están, sin convertirlos en elementos químicos.
Los materiales activos son sustancias que almacenan y liberan electricidad a través de una reacción redox. El material activo se recubre con una fina lámina metálica denominada «lámina colectora de corriente». Este método de reciclaje aprovecha la estabilidad de la estructura del material activo y permite separarlo de la lámina colectora de corriente del electrodo negativo en ese estado mediante un simple tratamiento térmico.
Como la estructura del material activo es estable, no es necesario realizar procesos de reactivación complejos, lo que permite la reutilización de materiales activos a bajo coste. Además, en comparación con los métodos de reciclaje de electrodos convencionales, el método se puede llevar a cabo a temperaturas más bajas, lo que reduce el impacto medioambiental (se requiere menos energía).
Al comparar los materiales reciclados mediante este método con materiales vírgenes que nunca se han utilizado previamente, Toshiba estima una reducción de hasta el 85% en la huella de carbono.
Además de baterías de litio convencionales, Toshiba aplicó este método a las baterías de ánodo de óxido de titanio y niobio (NTO) desarrolladas por ellos mismos. Los ensayos con las baterías que tenían electrodos reciclados confirmaron que dichos electrodos mantenían más del 97% de su capacidad después de los ciclos probados, comparable a las baterías nuevas. Las baterías recicladas también mostraron la misma vida útil.
A medida que el mundo avanza hacia una sociedad neutra en carbono, la electrificación de los automóviles y otras formas de movilidad avanza, lo que convierte a las baterías de iones de litio en un componente indispensable. Pero aunque sean una solución más sostenible que los hidrocarburos, no están exentas de desafíos.
En este contexto, el Reglamento sobre baterías de la UE entró en vigor el año pasado para promover la economía circular y reducir el impacto ambiental. De manera similar, el Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón lanzó un grupo de estudio destinado a desarrollar una cadena de suministro para baterías en 2022, lo que refleja un aumento global en la demanda de reciclaje de baterías de iones de litio y la reducción de su huella de carbono.
El reciclaje de materiales de cátodo que contienen cobalto y níquel ha avanzado en respuesta a esta demanda, pero el reciclaje de grafito, un material común para ánodos de baterías de iones de litio, no ha avanzado debido a la complejidad de los procesos necesarios para el reciclaje. Estos surgen de cambios estructurales y degradación después de un uso prolongado, lo que presenta importantes desafíos a nivel de costes. Sin embargo, al igual que los cátodos, los ánodos tienen una huella de carbono definida y existe la necesidad de reducirla a través del reciclaje, lo que necesariamente da lugar a una demanda de métodos de reciclaje más simples y baratos.
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