Hindari Logam Berat, Terobosan Daur Ulang Baterai Ini Lebih Ramah Lingkungan

Mayoritas baterai litium saat ini menggunakan bahan logam langka dan mahal yang disebut kobalt sebagai bagian dari komponen katoda, tetapi menambang bahan ini berdampak besar pada lingkungan. Salah satu alternatif yang lebih ramah lingkungan dikenal sebagai lithium besi fosfat, dan terobosan baru ini dapat meningkatkan kredensial lingkungan dari bahan katoda ini lebih jauh lagi dengan mengembalikannya ke kondisi aslinya setelah digunakan, hanya dengan menggunakan sebagian kecil dari energi pendekatan saat ini.

Penelitian tersebut dilakukan oleh nanoengineers di University of California (UC) San Diego, dan berfokus pada teknik daur ulang baterai dengan katoda yang terbuat dari lithium ion fosfat. Dengan menghilangkan logam berat seperti nikel dan kobalt, jenis baterai ini dapat membantu menghindari degradasi lanskap dan pasokan air tempat bahan-bahan ini ditambang, bersama dengan paparan kondisi berbahaya bagi pekerja.

Peningkatan kesadaran akan masalah yang terkait dengan bahan logam berat kobalt ini mendorong pergeseran dalam industri, dengan banyaknya yang mencari desain baterai alternatif, termasuk nama-nama besar seperti IBM dan Tesla, yang tahun ini mulai menjual Model 3 dengan baterai lithium besi fosfat. Ini lebih aman, memiliki masa pakai lebih lama dan lebih murah untuk diproduksi, meskipun memiliki satu kekurangan, yakni mahal untuk mendaur ulangnya begitu sudah habis. “Tidak hemat biaya untuk mendaur ulangnya,” kata Zheng Chen, profesor rekayasa nano di UC San Diego. “Ini dilema yang sama dengan plastik - bahannya murah, tetapi metode untuk memulihkannya tidak”.

Terobosan daur ulang berfokus pada beberapa mekanisme di balik kinerja baterai lithium iron phosphate yang memburuk. Saat mereka didaur ulang, proses ini mendorong perubahan struktural yang melihat ruang kosong yang tercipta di katoda saat ion litium hilang, sementara ion besi dan litium juga bertukar tempat dalam struktur kristal. Ini menjebak ion litium dan mencegahnya berputar melalui baterai.

Tim peneliti mengambil sel baterai lithium iron phosphate yang tersedia secara komersial dan mengurasnya hingga setengah dari kapasitas penyimpanannya. Mereka kemudian membongkar sel dan merendam bubuk yang dihasilkan dalam larutan dengan garam lithium dan asam sitrat, sebelum membilasnya, mengeringkannya dan kemudian memanaskannya pada suhu sekitar 60 hingga 80 ° C (140 hingga 176 ° F). Bubuk ini kemudian dibuat menjadi katoda baru dan diuji dalam baterai sel koin dan kantong, di mana tim peneliti menemukan bahwa kinerjanya akan bisa dikembalikan ke keadaan semula. Ini disebabkan teknik daur ulang ini tidak hanya mengisi kembali cadangan ion litium pada baterai, tetapi juga memungkinkan ion litium dan besi untuk kembali ke titik aslinya dalam struktur katoda. Ini berkat penambahan asam sitrat, yang memberi makan ion besi dengan elektron dan mengurangi muatan positif yang biasanya mengusirnya kembali ke tempat aslinya. Hasil dari semua ini adalah ion litium dapat dilepaskan dan didaur ulang melalui baterai sekali lagi.

Menurut tim peneliti, tekniknya mengkonsumsi energi 80 hingga 90 persen lebih sedikit daripada pendekatan saat ini untuk mendaur ulang baterai lithium ion fosfat, dan mengeluarkan sekitar 75 persen lebih sedikit gas rumah kaca. Meskipun ini adalah awal yang baik, tim tersebut mengatakan studi lebih lanjut masih diperlukan untuk memastikan jejak lingkungan secara keseluruhan dari pengumpulan dan pengangkutan sejumlah besar baterai ini. “Mencari tahu bagaimana mengoptimalkan logistik ini adalah tantangan berikutnya,” kata Chen. "Dan itu akan membawa proses daur ulang ini lebih dekat ke adopsi industri". [inn/asl/timBX] berbagai sumber