Onderzoekers ontwikkelen een methode om leeggelopen lithiumbatterijen weer tot bijna 100% van hun capaciteit te brengen

Bij conventionele batterijrecycling worden batterijen doorgaans volledig gedemonteerd, waarna met ingewikkelde, energie-intensieve methoden de belangrijkste materialen worden gewonnen die nodig zijn voor de productie van nieuwe batterijen. Een team van onderzoekers aan de Cornell University heeft een nieuw proces ontwikkeld om versleten lithium-ionbatterijen te herstellen zonder dat deze hoeven te worden versnipperd, waardoor de levensduur van de batterijen mogelijk wordt verlengd en de recyclingkosten worden verlaagd.

Het proces, genaamd „ Direct Electrode-to-Electrode Regeneration“ (DEER) genoemd, hanteert een fundamenteel andere aanpak: de batterijen worden ondergedompeld in een elektrochemische oplossing die de dikke afzettingslaag – bekend als de vaste-elektrolyt-interfase (SEI) – oplost die zich gedurende honderden laadcycli heeft opgehoopt. Hoewel een dunne SEI-laag essentieel is voor de werking van de batterij, wordt deze laag bij herhaalde laadcycli geleidelijk dikker, waardoor de weerstand toeneemt en de capaciteit afneemt; dit is uiteindelijk een van de belangrijkste redenen waarom batterijen buiten gebruik worden gesteld, zelfs als de rest van de fysieke structuur van de batterij intact blijft.

Uit tests bleek dat geregenereerde batterijen tot 95% van hun oorspronkelijke capaciteit terugkregen. De behandeling brengt tevens een dunne beschermlaag aan die toekomstige degradatie vertraagt. Batterijen die een verdere regeneratieronde ondergingen, behielden ongeveer 90% van hun capaciteit, wat erop wijst dat het proces de levensduur van batterijen meerdere malen zou kunnen verlengen. Ook de potentiële economische en ecologische voordelen zijn overtuigend: een analyse voorspelt dat DEER de kosten van de productie van gerecyclede cellen met 56% zou kunnen verlagen, terwijl tegelijkertijd de uitstoot van schadelijke luchtverontreinigende stoffen en het waterverbruik worden verminderd in vergelijking met conventionele recyclingmethoden.

Het team werkt er nu aan om de technologie uit te breiden tot buiten SEI-gerelateerde degradatie, om ook andere vormen van batterijverslijting, zoals lithiumverlies, aan te pakken, met als langetermijndoel het recyclen van batterijen sneller, goedkoper en duurzamer te maken voor elektrische voertuigen en grootschalige energieopslagsystemen.