Las baterías de iones de litio, con su intensivo uso de metales vírgenes, empañan la imagen ecológica de los vehículos eléctricos. El reciclaje para recuperar esos valiosos metales minimizaría el impacto social y medioambiental de la minería, evitaría que millones de toneladas de baterías fueran a parar a los vertederos y reduciría el uso de energía y las emisiones generadas por la fabricación de baterías.
Pero aunque la industria del reciclaje de baterías de vehículos eléctricos está empezando a despegar, sigue siendo difícil convencer a los fabricantes de automóviles de que usen materiales reciclados.
En general, la gente tiene la impresión de que el material reciclado no es tan bueno como el material virgen. Las empresas de baterías aún dudan en usar material reciclado en sus baterías.
Yan Wang, profesor de ingeniería mecánica del Instituto Politécnico de Worcester.
Nuevo estudio.
Un nuevo estudio realizado por Wang y un equipo en el que participan investigadores del Consorcio de Baterías Avanzadas de EE.UU. (USABC), y la empresa de baterías A123 Systems, demuestra que los fabricantes de baterías y de coches no tienen por qué preocuparse.
Los resultados demuestran que las baterías con cátodos reciclados pueden ser tan buenas, o incluso mejores, que las que usan materiales nuevos de última generación.
El equipo probó baterías con cátodos reciclados NMC111, el tipo más común de cátodo que contiene un tercio de níquel, manganeso y cobalto. Los cátodos se fabricaron mediante una técnica de reciclaje patentada que Battery Resourcers, una empresa emergente cofundada por Wang, está comercializando ahora.
El material reciclado presentaba una estructura microscópica más porosa, por la que los iones de litio se deslizan mejor.
El resultado: baterías con una densidad de energía similar a las fabricadas con cátodos comerciales, pero que además mostraban una vida útil hasta un 53% mayor.
Aunque las baterías recicladas no se probaron en coches, sí se hicieron pruebas a escalas industrialmente importantes.
Los investigadores fabricaron celdas de bolsa de 11 Ah estándar en la industria, cargadas con materiales de la misma densidad que las baterías de los vehículos eléctricos. Los ingenieros de A123 Systems realizaron la mayor parte de las pruebas, dice Wang, utilizando un protocolo ideado por el USABC para cumplir los objetivos de viabilidad comercial de los vehículos eléctricos híbridos enchufables. Dice que los resultados demuestran que los materiales de cátodos reciclados son una alternativa viable a los materiales vírgenes.
Las baterías de los vehículos eléctricos son complejas, y reciclarlas no es fácil. Hay que quemarlas con mucha energía o triturarlas y disolverlas en ácidos. La mayoría de las grandes empresas de reciclaje, que se dedican principalmente a reciclar baterías de electrónica de consumo, y las nuevas empresas de reciclaje de baterías utilizan estos métodos para producir elementos separados que venden a las empresas de materiales para baterías, que a su vez fabricarán los materiales de alta calidad para los fabricantes de coches y baterías.
Pero el verdadero valor de una batería para vehículos eléctricos está en el cátodo, señala Wang. Los materiales del cátodo son combinaciones patentadas de metales como el níquel, el manganeso y el cobalto que se elaboran en partículas con tamaños y estructuras específicas.
La tecnología de reciclaje de Battery Resources produce varios materiales catódicos NMC listos para usar en función de lo que quiera una empresa automovilística. Eso significa que la venta de los materiales reciclados podría generar beneficios, algo que, según las empresas de reciclaje, puede ser difícil de conseguir. «Somos la única empresa que da una salida que es un material catódico«, dice. «Otras empresas fabrican elementos. Así que su valor añadido es menor«.
Su tecnología consiste en triturar las pilas y retirar las carcasas de acero, los cables de aluminio y cobre, los plásticos y los materiales de las bolsas para su reciclaje. La masa negra restante se disuelve en disolventes, y el grafito, el carbono y las impurezas se filtran o se separan químicamente. Mediante una técnica química patentada, el níquel, el manganeso y el cobalto se mezclan en las proporciones deseadas para obtener polvos de cátodo.
Otros investigadores y entidades como el ReCell Center, una colaboración de investigación sobre el reciclaje de baterías que cuenta con el apoyo del Departamento de Energía de Estados Unidos, también están desarrollando una tecnología de reciclaje directo. Pero es probable que no produzcan pronto grandes volúmenes de material de cátodo reciclado.
Battery Resources, por su parte, ya vende sus materiales reciclados a los fabricantes de baterías a pequeña escala. La empresa tiene previsto abrir su primera planta comercial, que podrá procesar 10.000 toneladas de baterías, en 2022. En septiembre, recaudaron 70 millones de dólares, con los que planean poner en marcha otras dos instalaciones en Europa para finales de 2022.
Vía www.wpi.edu
Más información: www.batteryresourcers.com
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