Innovaciones en Litio al final de su vida útil

Para hacer una batería de iones de litio, los componentes deben extraerse y refinarse. Se construyen los cátodos y se fabrican las baterías. Cuando esas baterías ya no tienen carga, deben reciclarse para recuperar la mayor cantidad posible de metales y plásticos.

Artículo de | ERI

Recientemente salió la noticia de que una empresa de tecnología ideó una nueva batería de iones de litio que tiene una huella de batería más pequeña. Reemplaza el grafito en los ánodos con silicio. Tiene más energía. De hecho, cuando se usaba en un rastreador de actividad física, la densidad de energía de la batería era aproximadamente un 20 % mayor.

En este momento, las nuevas baterías de ánodo de silicio se encuentran en los rastreadores de actividad física portátiles. La empresa que los desarrolló tiene asociaciones con BMW y Daimler. Si bien la tecnología que rodea la producción de baterías de iones de litio continúa, ¿hay alguna innovación en la eliminación y el reciclaje de las baterías de iones de litio al final de su vida útil?

Para hacer una batería de iones de litio, los componentes deben extraerse y refinarse. Se construyen los cátodos y se fabrican las baterías. Cuando esas baterías ya no tienen carga, deben reciclarse para recuperar la mayor cantidad posible de metales y plásticos. Eso les permite ser utilizados nuevamente para fabricar baterías nuevas.

La gente a menudo cree que no es un proceso rentable. La verdad es que, con las innovaciones tanto en la fabricación como en el reciclaje, las baterías de iones de litio son una batería rentable para producir y reciclar. Todo se reduce a cambios en la tecnología.

Hay una razón más importante para centrar la atención en el reciclaje de baterías al final de su vida útil. Los expertos creen que las tiendas de cobalto y litio estarán limitadas a partir de 2024. Se espera que las tiendas de níquel estén bien hasta 2025, pero en algún momento, esas tiendas también podrían comenzar a disminuir. Los avances en la fabricación de baterías y el enfoque en el reciclaje de esos materiales preciosos son pasos esenciales en la producción.

El Departamento de EE. UU. se asoció con la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos para crear estándares de reciclaje para las baterías de iones de litio. Una vez que se implementen estos estándares de reciclaje, la eliminación y el reciclaje de las baterías al final de su vida útil pasarán a ocupar un lugar central. Mientras tanto, muchas empresas y organizaciones ya están trabajando arduamente para cambiar el juego de las baterías de iones de litio.

Actualmente, los metales en las baterías de iones de litio gastadas no son de bajo valor porque hay diferentes óxidos. Tiene una variedad como litio cobalto, litio níquel manganeso cobalto, litio níquel cobalto aluminio, litio hierro fosfato. Los fabricantes de baterías buscan metales puros. La calidad es importante. El Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía descubrió una forma rentable de reciclar baterías de iones de litio. No es fácil.

Lo que descubrió el DOE fue que la flotación por espuma puede separar los materiales. ¿Cómo funciona la flotación de espuma? Los óxidos de las baterías usadas van a los tanques de flotación y se bombea aire con los mezcladores para ayudar a que la solución se vuelva espumosa. Los materiales del cátodo normalmente se hunden hasta el fondo después de absorber agua. En este caso, encontraron que la adición de un aditivo químico que impedía la absorción de agua hizo que el óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto flotara. Eso dejó que el óxido de litio y manganeso se hundiera.

Después de la separación, probaron los materiales del cátodo. Tenían niveles de pureza de más del 95%. Gracias a este descubrimiento, aumenta las probabilidades de que los fabricantes de baterías compren recicladas en lugar de nuevas.

Un estudio del Instituto Politécnico de Worcester encontró que las baterías hechas de materiales reciclados funcionan mejor. En este estudio realizado por el profesor Yan Wang, el polvo de cátodo reciclado se probó y comparó con el polvo nuevo. Todos los materiales reciclados duraron más de un 50% más.

El polvo fabricado con polvo de cátodo nuevo se redujo al 70 % de su capacidad después de 7600 ciclos. Para el polvo de cátodo reciclado, tuvo 11,600 ciclos antes de que se redujera al 70% de su capacidad. En este estudio, las baterías recicladas demostraron ser la mejor opción.

En la Universidad de Birmingham, el equipo ha estado trabajando en nuevas formas de reciclar las baterías de iones de litio. Descubrieron que el método más rentable era triturar las baterías, someter los componentes a una separación química y luego separar y reciclar los materiales separados. Mientras que un proceso de horno solo recupera el 70% de los componentes de la batería, el método de la universidad recupera el 90%.

Mientras tanto, la Institución Faraday en Leicester ha estado probando el uso de ondas ultrasónicas para separar los materiales en electrodos. El equipo desarmó las baterías de iones de litio en lugar de triturarlas. Luego fueron expuestos a ondas ultrasónicas, lo que condujo a una tasa de recuperación del 80%.

¿En qué dispositivos se encuentran las baterías de iones de litio? Se utilizan en todo, desde teléfonos inteligentes hasta computadoras portátiles, automóviles y rastreadores portátiles de salud y estado físico. Una regla general es que si es recargable, es probable que sea una batería de iones de litio.

En el último año o dos, ha aumentado la demanda de vehículos totalmente eléctricos (EV) de compañías como GM, Nissan, Rivan, Tesla y Volkswagen. Con eso ha habido aumentos drásticos en los precios del cobalto y el litio. Según un informe de Forbes, los precios del cobalto se acercaron a un aumento del 70 % en 2020, mientras que los precios del litio aumentaron un 127 %.

Según Pew Research, actualmente hay 1,8 millones de vehículos eléctricos registrados en los EE. UU. La vida útil de una batería de iones de litio para un automóvil es de aproximadamente 10 a 20 años. La mayoría de los fabricantes de vehículos eléctricos ofrecen garantías de 65 000 o 100 000 millas/8 años. Kia aumenta su garantía a 100,000 millas/10 años. Hyundai ofrece garantías de por vida.

Los climas más cálidos tienden a gastar las baterías más rápido que los climas más fríos. El uso de cargadores rápidos también calienta estas baterías y puede acortar su vida útil. No importa cómo funcione, la mayoría de las baterías deben reemplazarse dentro de los 20 años, lo que significa que cientos de miles de estas baterías terminan necesitando reciclaje.

Las baterías de los vehículos tienden a tener la mayor vida útil estimada. Los dispositivos más pequeños, como computadoras portátiles, controladores de juegos y auriculares recargables, generalmente solo duran 500 cargas, lo que equivale a alrededor de dos o tres años. En ese punto, necesitan ser reciclados responsablemente. ¿A dónde acude cuando necesita reciclar estas baterías?

No puede desechar sus baterías de iones de litio. Si bien algunas personas todavía los arrojan a la basura, los materiales peligrosos ahora viajan a los vertederos del área. Si el paquete de baterías se rompe en el camino, puede provocar incendios que requieran que el operador del camión de basura arroje la carga en llamas en la calle o en el estacionamiento. Esto no solo contamina el medio ambiente, sino que también puede provocar el cierre de carreteras y el reemplazo de camiones.

En su lugar, recicle las baterías de manera responsable con una empresa de reciclaje de baterías certificada por e-Steward, NAID y R2. Esto significa que todos los pasos de reciclaje cumplen con las leyes, se enfocan en la seguridad de los empleados y se procesan en los EE. UU. y nunca se envían al extranjero. Si su batería de iones de litio está en un dispositivo como una computadora portátil o un teléfono inteligente, sus datos se destruyen para evitar el robo.

ERI se especializa en el reciclaje de baterías de iones de litio. Podemos recoger baterías en la ubicación de nuestro cliente, dejar contenedores de baterías en tiendas minoristas, complejos de apartamentos y edificios de oficinas para su reciclaje. Ofrecemos cajas de reciclaje de baterías que puede llenar usted mismo y enviarnos con una etiqueta con franqueo pagado. Los transportaremos de regreso a una de nuestras instalaciones para el reciclaje de baterías. Si su empresa necesita procesar baterías involucradas en un retiro de seguridad, también ayudamos con eso.

Todos los expertos en reciclaje de baterías de ERI están especialmente capacitados en el almacenamiento y manejo de baterías de iones de litio. Procesamos baterías en los EE. UU. y no las enviamos fuera del país. Todas las baterías que recolectamos para reciclar se reciclan según las leyes estatales y federales. Obtenga más información sobre nuestro programa de reciclaje de baterías de celda seca y de iones de litio hoy.

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