حقق معهد ورسستر للفنون التطبيقية (WPI) اختراقًا هامًا في مجال تقنيات الطاقة المستدامة. قاد البروفيسور Yan Wang (王岩) William B. Smith من قسم الهندسة الميكانيكية وهندسة المواد فريقًا طور طريقة إعادة تدوير جديدة وقابلة للتوسع لبطاريات أيونات الليثيوم، مما يدفع صناعة إعادة تدوير البطاريات بطريقة فعالة وبيئية، خطوة حاسمة نحو تقدم تقنيات الطاقة المستدامة.
نُشرت نتائج بحث الفريق تحت عنوان "Upcycling Mixed Ni-lean Cathode Scraps into Ni-rich Polycrystalline Cathodes" في مجلة Journal of Energy Storage. تفصل الورقة طريقة الترقية بالمعالجة المعدنية الرطبة المبتكرة، والتي تظهر مزايا ملحوظة على الطرق التقليدية لإعادة التدوير من حيث البيئة والأداء.
حاليًا، تحتوي بطاريات أيونات الليثيوم المهملة عادةً على مواد كاثود فقيرة بالنيكل (Ni-lean) المختلطة، وتكون الطرق التقليدية لإعادة التدوير غير فعالة في معالجة هذه المواد، وتعتمد غالبًا على عمليات مكثفة الطاقة تنتج قيمة منخفضة. أما عملية البروفيسور Yan Wang الجديدة فتستهدف هذه المواد تحديدًا، محققة اختراقًا رئيسيًا.
العملية الجديدة فعالة بشكل ملحوظ، حيث تستعيد أكثر من 92% من المعادن الرئيسية مثل النيكل والكوبالت والمنغنيز، وتحولها إلى مسحوق كاثود عالي الأداء. أظهرت الاختبارات أن البطاريات المصنوعة من هذه المواد المعاد تدويرها تتمتع بأداء مماثل لتلك المصنوعة من المواد الأولية. في اختبارات البطاريات التجارية ذات الحقيبة الناعمة، احتفظت البطارية بـ 88% من سعتها بعد 500 دورة شحن؛ وبعد 900 دورة، تجاوز معدل الاحتفاظ بالسعة 85%.
في الجوانب البيئية وتوفير الطاقة، تظهر العملية الجديدة أداءً ممتازًا أيضًا. مقارنةً بالطرق التقليدية للمعالجة المعدنية الرطبة، انخفض استهلاك الطاقة بنسبة 8.6%، وانخفضت انبعاثات الكربون بشكل ملحوظ — بنسبة 13.9% مقارنة بإعادة التدوير التقليدية، وأعلى قليلاً من إعادة التدوير المباشر بالترقية.
مع نمو كمية البطاريات المهملة باستمرار، وزيادة الطلب العالمي على المواد الرئيسية اللازمة للسيارات الكهربائية وتقنيات الطاقة النظيفة الأخرى، يجب حل هذين التحديين الكبيرين بشكل عاجل. تستهدف ابتكار معهد ورسستر للفنون التطبيقية هذين التحديين مباشرة. مع تزايد اهتمام الصناعة وصانعي السياسات بالحلول المستدامة، من المتوقع أن يلعب هذا الاختراق دورًا رئيسيًا في إنشاء اقتصاد بطاريات أكثر دائرية ووعيًا مناخيًا، مما يدفع الصناعة بأكملها نحو اتجاه أخضر ومستدام بسرعة.
