مع التوسع السريع في سوق السيارات الكهربائية، أصبح معالجة مجموعات البطاريات المهملة قضية عالمية. طور فريق من المهندسين في Rice University طريقة جديدة لاستعادة الليثيوم بدون أحماض قوية وباستهلاك طاقة منخفض، من خلال شحن مواد الكاثود المهملة، مما يؤدي إلى سحب أيونات الليثيوم مباشرة إلى الماء لتكوين هيدروكسيد الليثيوم عالي النقاء. تم نشر النتائج ذات الصلة في مجلة Joule. تخترق هذه الطريقة عمليات الصهر التقليدية أو الذوبان بالأحماض القوية، مستخدمة مبدأ شحن البطارية لتحقيق فصل نظيف لليثيوم.

استخدم فريق البحث مواد إيجابية مهملة مثل فوسفات الحديد الليثيوم، ومن خلال غشاء تبادل أيوني كاتيوني رقيق، يدخل أيونات الليثيوم إلى التيار المائي، وفي القطب المقابل يتحد مع أيونات الهيدروكسيل الناتجة عن تحلل الماء، مكوناً هيدروكسيد الليثيوم بنقاء يفوق 99%. تظهر البيانات التجريبية أن هذه العملية في وضع معين تستهلك فقط 103 كيلوجول من الطاقة لكل كيلوغرام من نفايات البطارية، أي أقل بترتيب كمي واحد من طريقة الغمر بالحمض الشائعة. بعد تكبير الجهاز إلى 20 سنتيمتراً مربعاً، وبعد اختبار استقرار لـ1000 ساعة، بلغ معدل استعادة الليثيوم المتوسط قرابة 90%، ويمكن معالجة أنظمة بطاريات متعددة مثل فوسفات الحديد الليثيوم، ومانغانات الليثيوم، ونيكل مانغانيز كوبالت.

"إن إنتاج هيدروكسيد الليثيوم عالي النقاء مباشرة يقصر المسار لإعادة استخدامه في بطاريات جديدة، مما يعني خطوات معالجة أقل، ونفايات أقل، وسلسلة توريد أكثر مرونة." أشار الأستاذ المساعد في قسم الهندسة الكيميائية والبيوموليكولية Haotian Wang. كما أظهر البحث تقنية معالجة لفة إلى لفة، يمكن أتمتة تفكيك أقطاب فوسفات الحديد الليثيوم واستخراج هيدروكسيد الليثيوم بدرجة بطارية مباشرة. حالياً، يعمل الفريق على توسيع نطاق التقنية من خلال تطوير أكوام كهربائية أكبر مساحة، وزيادة حمولة النفايات، وتصميم أغشية هيدروفوبية انتقائية، ويخطط لتحسين خطوات المعالجة اللاحقة لتقليل استهلاك الطاقة بشكل أكبر.