Engelse wetenschappers zien in ultrasoon geluid de oplossing voor batterijrecycling.
De lithium-ion batterij uit een elektrische auto is zo’n tien jaar gegeven. Dus nog even en een golf aan accu’s van de eerste generatie Tesla’s stroomt bij recyclers binnen. Britse onderzoekers brengen de volledige recycling van lithium-ion batterijen een stapje dichterbij met behulp van ultrasound geluid.
Vandaag de dag wordt een accu slechts gedeeltelijk gerecycled. Als je een lithium-ion batterij inlevert, belandt hij in de shredder die haar tot een brij hakt. De meeste recyclers sorteren de brij en verhitten hem vervolgens, om enkele metalen terug te winnen. Daarbij is veel warmte nodig, wat het proces kostbaar maakt. Verder winnen ze via deze methode hooguit de helft van het originele gewicht van de batterij terug.
Hier valt dus nog winst te boeken, dachten de Britse onderzoekers. Het was bij hen bekend dat je materialen uit een batterij beter kan scheiden als je ze niet eerst vermaalt. De laagjes waar een batterij uit is opgebouwd zijn in principe van elkaar af te pellen. Dat gaat alleen vrij traag. De onderzoekers zochten daarom vooral naar tijdswinst.
Ultrasoon geluid kan daarbij helpen. Voor het onderzoek haalden de wetenschappers batterijen van de elektrische Nissan Leaf uit elkaar. De elektroden bestaan uit een stuk koper- (de minpool) en aluminiumfolie (de pluspool) met een laagje ‘actief materiaal’ erop. In dit zwarte goedje kan het lithium zich nestelen tijdens het gebruik en opladen van de batterij. Als je het actieve materiaal van de elektroden af weet te halen, kun je de metalen folies direct benutten in een nieuwe batterij. Ook het actieve materiaal zelf is na bewerking te recyclen.
Recyclen met een geluidshoorn
De onderzoekers legden voor hun test de elektroden in een oplossing met een geluidshoorn er vlak boven. Werken met ultrasoon geluid is niet geheel nieuw. Maar dat de hoorn zelf ook in de oplossing zit was nog niet eerder gezien. Het actieve materiaal, dat normaal gesproken goed vastplakt aan de elektroden, bleken ze er eenvoudig af te kunnen trillen met het ultrasone geluid.
Een hele elektrode werd zo schoongeveegd in slechts 10 seconden terwijl dit tot nu toe, met een vergelijkbaar proces, meerdere minuten duurde. De vrijgekomen materialen bleken snel toepasbaar in een nieuwe batterij.
Werkt een gerecyclede batterij dan even goed als een volledig nieuwgemaakte? “Bij dit onderzoek hebben we gebruik gemaakt van nieuwe batterijen,” legt betrokken hoogleraar Andy Abbott van de Universiteit van Leicester uit via de mail. “Nadat de elektrode uit elkaar was gehaald met ultrasonicatie, hebben we met de vrijgekomen materialen een nieuwe batterij gebouwd op kleine schaal. Hij werkt grotendeels met zijn originele activiteit.”
Maar dat is nog niet hoe het in de praktijk zal gaan. Het actieve materiaal moet bij een gebruikte batterij eerst opnieuw ‘geactiveerd’ worden wil je het direct kunnen hergebruiken. Het houdt de onderzoekers bezig: “We werken nu aan methoden om op lagere temperaturen gebruikt materiaal van de elektroden opnieuw te activeren, maar we hebben nog geen resultaten om te publiceren,” aldus Abbott.