리튬 재활용을 위한 저렴하고 환경 친화적인 기술은 미래의 청정 에너지에 전력을 공급할 귀중한 금속을 충분히 확보하는 데 도움이 될 수 있다. 실험실에서처럼 실제 세계에서도 잘 작동한다면 말이다.

과제: 전기 자동차(EV)로의 전환은 기후 변화에 대처하는 핵심 부분이며, 리튬 이온 배터리는 크기에 비해 많은 에너지를 저장할 수 있기 때문에 전력을 공급하기 위한 (지금까지) 최선의 선택이다.

그러나 이러한 배터리를 만드는 데 필요한 리튬은 한정된 자원이며 이를 채굴하는 것은 환경을 파괴한다. 리튬 이온 배터리가 노트북, 스마트폰, 심지어 TV에 사용되기 때문에 리튬에 대한 수요는 EV를 넘어 확장된다.

리튬 재활용: 수명이 다한 오래된 배터리에서 리튬 및 기타 유용한 금속을 추출할 수 있지만 표준 재활용 프로세스는 비용이 많이 들고 비효율적이며 극도의 열 또는 부식성 화학 물질이 필요하다. 대다수의 리튬 배터리가 여전히 재활용되지 않고 많은 배터리가 매립되는 이유 중 하나이다.

칼스루에 공과대학(KIT)의 연구원들은 가혹한 화학 물질 없이 저온에서 작동하는 새로운 리튬 재활용 기술을 개발했다.

"이 방법은 상업적으로 이용 가능한 광범위한 리튬 이온 배터리에 적용될 수 있다. "저렴하고 에너지 효율적이며 환경 친화적인 재활용이 가능하다."

작동 방식: KIT 팀의 리튬 재활용 방법은 배터리 음극에 알루미늄 호일을 추가하고 "볼 밀"(용기 안에 있는 모든 것을 부수는 공이 포함된 속이 빈 회전 실린더)에서 모두 분쇄하는 것으로 시작한다.

밀링의 기계적 힘은 알루미늄과 음극 재료 사이의 화학 반응을 일으킨다. 연구원들조차 그 이유를 정확히 알지 못한다.

Dolotko는 네이처에 "어떻게 그런 일이 일어나는지 말하기는 정말 어렵다"고 말했다.

분쇄기에서 분쇄 혼합물을 꺼낸 후 뜨거운 물(194F)을 추가한다. 물이 증발하면 새 배터리를 만드는 데 사용할 수 있는 유용한 물질인 탄산리튬이 남는다.

연구원들은 이 공정을 사용하여 음극 물질에서 리튬의 70%를 회수할 수 있었고 다양한 리튬 이온 배터리에서 발견되는 음극 물질과 함께 작업했다고 말했다.

비교를 위해 미국의 일부 배터리 재활용 회사는 리튬 이온 배터리에서 중요한 물질의 95%-98%를 회수한다고 주장한다.

차가운 물: Communications Chemistry에 발표된 그들의 연구에서 연구원들은 리튬 이온 배터리의 음극에서 일반적으로 발견되는 물질에서 리튬을 제거하려고 시도했다. 실제로 불순물을 포함할 수 있는 다 쓴 배터리 음극에서 시작하지 않았다.

그러나 그들은 이러한 불순물이 리튬 재활용 공정에 큰 영향을 미칠 것이라고 믿지 않는다.

"이 기사에서 제시된 발견된 기술은 상당한 조정 없이 이러한 재료에 적용될 수 있다."라고 그들은 썼다. "반응 조건과 최종 재활용 제품은 이 작업에서 조사된 것과 유사할 것으로 예상된다."

음극은 또한 리튬 이온 배터리의 한 부분일 뿐이며 저자는 재활용 프로세스가 작동하지 않을 수 있음을 인정한다. 전체 배터리를 분쇄하려고 하면 여전히 지루한 단계가 필요하다. 재활용을 위해 분해하는 것이다.

"바인더, 흑연 양극, 구리 또는 기타 첨가제 또는 블랙 매스 준비의 부산물과 같은 이러한 추가 구성 요소는 기계 화학적으로 유도된 재활용 프로세스에 영향을 미칠 수 있다."라고 그들은 썼다.

전망: 연구원들은 이제 그들의 리튬 재활용 기술이 우리의 청정 에너지 미래를 형성하는 데 중요한 역할을 할 수 있는지 여부를 결정할 중요한 질문에 답하는 데 집중하고 있다.

Dolotko는 "현재 우리는 이 기술을 산업적으로 처리된 리튬 이온 배터리 폐기물에 적용하고, 규모를 늘리고, 수익성과 환경 영향을 평가할 두 개의 유럽 컨소시엄에 참여하고 있다."라고 말했다.

"발명자로서 우리는 업계에서 이 기술을 채택하는 것이 현실적이고 달성 가능하다고 믿는다. 발명의 가장 어려운 부분 중 하나가 완료되었다. 기술이 작동한다."라고 그는 계속했다. "이제는 그것을 다른 수준으로 끌어올릴 때이다. 이것이 우리의 다음 흥미로운 단계이다."