Corea desarrolla un proceso que recupera cátodos de baterías usadas con más del 99 % de su rendimiento original.
- 🔋 Más del 99 % del rendimiento electroquímico original
- ♻️ Reciclaje directo de cátodos NCM y LFP
- 🌡️ Separación y relitiación a 130 °C durante 20 minutos
- ⚡ 5,4 MJ por kg de material procesado
- 🌍 0,70 kg de CO₂ equivalente por kg
- 🧪 Disolución reutilizable durante varios ciclos
- 🚗 Probado con material procedente de una batería comercial de 50 Ah
- 🇰🇷 Tecnología desarrollada en Corea del Sur
¿Por qué importa?
Una batería agotada no contiene únicamente metales que puedan recuperarse. Su cátodo conserva una estructura compleja que ya requirió energía, materias primas y numerosos procesos industriales para fabricarse. Destruir esa estructura para recuperar litio, níquel o cobalto y volver después a fabricar el material desde cero supone perder parte de ese trabajo previo.
Un equipo del Korea Institute of Energy Research (KIER) ha demostrado una alternativa: separar el material activo del aluminio y devolver litio al cátodo prácticamente en la misma operación. En sus ensayos, los materiales regenerados recuperaron más del 99 % del rendimiento electroquímico del material nuevo, mientras el análisis realizado por los investigadores calcula un consumo energético considerablemente inferior al de varios procesos de reciclaje utilizados como referencia.
El siguiente salto del reciclaje de baterías no consiste únicamente en recuperar metales
Las baterías de ion-litio han creado una paradoja industrial bastante incómoda.
Permiten electrificar vehículos, almacenar electricidad solar y eólica y reducir el consumo de combustibles fósiles. Al mismo tiempo, su fabricación necesita litio, níquel, grafito, cobre y, dependiendo de la química utilizada, cobalto y otros materiales cuya extracción y refinado también dejan una huella ambiental.
Cuando una batería llega al final de su vida útil aparece una pregunta decisiva: ¿qué parte de todo ese valor puede conservarse?
La industria dispone principalmente de procesos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos. Simplificando bastante, unos recurren a tratamientos térmicos intensivos y otros emplean etapas químicas para recuperar los componentes de la batería.
Funcionan. Y algunos ya operan industrialmente a gran escala.
El problema es que recuperar los elementos químicos no equivale necesariamente a conservar el material avanzado que se fabricó con ellos.
Ahí aparece el reciclaje directo.
En lugar de llevar el cátodo hasta sus componentes básicos, intenta preservar su estructura y restaurar sus propiedades electroquímicas. Sería algo parecido a reparar una pieza industrial compleja en vez de fundirla para recuperar el metal y fabricar otra desde cero.
La diferencia parece pequeña sobre el papel. Energéticamente puede ser enorme.
El aluminio plantea un problema mayor de lo que parece
Dentro de una batería de ion-litio, el material activo del cátodo se encuentra depositado sobre una fina lámina de aluminio que actúa como colector de corriente.
Durante la utilización de la batería interesa exactamente eso: una unión fuerte y estable.
Al reciclarla ocurre lo contrario.
El material debe separarse del aluminio sin contaminarlo y sin destruir las partículas del cátodo. Los procesos mecánicos pueden producir pequeñas partículas de aluminio difíciles de retirar posteriormente, mientras determinados tratamientos químicos aumentan el consumo de reactivos y generan corrientes residuales que también deben tratarse.
No es un detalle menor.
Los propios investigadores comprobaron que la presencia de aluminio puede deteriorar las propiedades del material NCM y complicar su posterior regeneración.
El equipo del Gwangju Clean Energy Research Center de KIER buscó entonces una reacción que resolviera dos problemas al mismo tiempo: separar limpiamente el electrodo y recuperar el litio perdido por el material.
Y ahí entra en escena el dietilenglicol.
Una solución que despega el cátodo y devuelve litio al material
El proceso utiliza una solución de dietilenglicol (DEG) que contiene una sal de litio.
Los electrodos usados se introducen en la solución y se calientan. Los investigadores determinaron unas condiciones óptimas de 130 °C durante aproximadamente 20 minutos, utilizando hidróxido de litio en el medio.
Durante el tratamiento, parte del dietilenglicol se oxida y genera glicolaldehído.
Esta transformación desencadena dos efectos interesantes.
Por una parte, el glicolaldehído altera las interacciones responsables de mantener unido el aglutinante de PVDF con la lámina de aluminio. El material activo termina desprendiéndose y el aluminio puede recuperarse separado.
En los experimentos se consiguió una delaminación del 100 %.
Pero mientras ocurre esa separación está sucediendo otra cosa.
La reacción de oxidación proporciona las condiciones químicas necesarias para facilitar la reducción del estado de oxidación del níquel y la reinserción de iones de litio en la estructura cristalina del cátodo.
Dicho de manera más sencilla: el proceso no se limita a despegar el material usado. Empieza a reparar químicamente una de las causas de su degradación.
El litio perdido vuelve a ocupar su lugar
Durante cientos de ciclos de carga y descarga, un cátodo puede ir perdiendo litio disponible.
Parte de ese litio queda atrapado o consumido por reacciones secundarias y el material termina ofreciendo menos capacidad. Por eso, una pieza fundamental del reciclaje directo consiste en realizar una relitiación: introducir nuevamente litio donde hace falta.
Los investigadores estudiaron materiales NCM con diferentes grados de deficiencia y comprobaron que el tratamiento podía llevar su contenido de litio nuevamente hasta valores cercanos a los del material original.
El carácter líquido del proceso aporta aquí otra ventaja: permite que la reacción alcance de manera relativamente uniforme partículas que presentan distintos niveles de degradación.
Eso resulta importante porque una batería real nunca envejece de manera perfectamente homogénea.
Funciona también con baterías LFP
Uno de los resultados más relevantes del trabajo es que el método no quedó limitado a una química rica en metales valiosos.
El equipo lo ensayó tanto con NCM —níquel, cobalto y manganeso— como con LFP —litio, hierro y fosfato—.
La diferencia importa.
Los cátodos NCM contienen níquel y cobalto, materiales cuyo valor económico ayuda a justificar el coste del reciclaje. LFP presenta una situación distinta: utiliza hierro y fosfato, materias primas considerablemente más baratas, y por eso la economía de su reciclaje resulta más complicada.
Precisamente por ese motivo, preservar y regenerar directamente el material LFP podría resultar especialmente interesante. No sería necesario depender exclusivamente del valor de los elementos recuperados.
En las pruebas electroquímicas, el LFP regenerado alcanzó aproximadamente 152,0 mAh/g, frente a 152,4 mAh/g del material de referencia nuevo.
Después de 100 ciclos conservaba el 96,5 % de su capacidad, prácticamente al nivel del 96,7 % registrado por el material de referencia.
El NCM regenerado también soportó cientos de ciclos
Recuperar capacidad inmediatamente después del tratamiento no bastaría para demostrar que un material puede reutilizarse.
La pregunta importante es qué ocurre después.
En una de las pruebas con NCM, el material regenerado proporcionó aproximadamente 164,8 mAh/g, frente a 166,3 mAh/g del material nuevo utilizado como referencia.
Tras 100 ciclos conservaba el 93,7 % de su capacidad, frente al 93,8 % del material de referencia.
En otro ensayo realizado con material procedente de una celda de 2 Ah sometida previamente a 600 ciclos, el cátodo regenerado mantuvo el 89,7 % de su capacidad después de otros 200 ciclos, frente al 89,1 % registrado por el material nuevo utilizado como comparación.
Es un resultado bastante más revelador que una simple medición inicial. Indica que la restauración no desaparece inmediatamente cuando el material vuelve a trabajar.
La prueba más interesante llegó con una batería comercial de 50 Ah
El equipo quiso alejarse de muestras preparadas exclusivamente en laboratorio y utilizó material procedente de una celda comercial de 50 Ah.
La batería había sido sometida a ciclos basados en el protocolo WLTP Clase 3, utilizado para reproducir condiciones dinámicas similares a las experimentadas por vehículos durante la conducción.
El material recuperado se trató utilizando 1 litro de solución, obteniéndose 127 g de mezcla NCM regenerada.
Posteriormente se fabricó una pequeña celda tipo pouch con ese material.
La capacidad de descarga pasó de 30,6 mAh antes de la regeneración a 34,6 mAh después del tratamiento.
Tras 200 ciclos, la celda fabricada con material regenerado conservó el 92,6 % de su capacidad, ligeramente por encima del 92,3 % registrado por la referencia fabricada con material fresco.
Todavía está lejos de demostrar una planta industrial, pero ya supera la típica prueba realizada únicamente con unos gramos de material preparado expresamente para el laboratorio.
Una diferencia energética considerable frente a otros procesos
El equipo también realizó un análisis tecnoeconómico y ambiental utilizando el modelo EverBatt.
Aquí aparecen algunas de las cifras más interesantes del estudio.
El proceso propuesto presentó un consumo energético estimado de 5,4 MJ/kg.
La comparación utilizada por los investigadores fue:
- 5,4 MJ/kg para el nuevo proceso basado en polioles.
- 12,5 MJ/kg para reciclaje directo hidrotermal.
- 38,0 MJ/kg para reciclaje directo en estado sólido.
- 45,3 MJ/kg para hidrometalurgia.
Frente a la referencia hidrometalúrgica empleada en el estudio, eso supone aproximadamente un 88 % menos de energía.
También disminuyeron las emisiones calculadas.
La regeneración mediante el nuevo procedimiento alcanzó aproximadamente 0,70 kg de CO₂ equivalente por kg de material, frente a 3,50 kg de CO₂ equivalente de la referencia hidrometalúrgica y 2,80 kg del proceso directo en estado sólido.
La comparación con la hidrometalurgia arroja aproximadamente un 80 % menos de emisiones dentro de los límites considerados por el análisis.
Conviene poner una cautela importante aquí: son resultados de un análisis modelizado, no mediciones de una planta industrial funcionando durante años. El balance real dependerá del origen de la electricidad, recuperación de disolventes, transporte, tratamiento previo de las baterías, escala de producción y eficiencia de los equipos industriales.
El disolvente puede volver a utilizarse
Otra cuestión crítica para cualquier proceso químico es qué ocurre con el líquido después de cada lote.
Si hubiera que desecharlo continuamente, parte de la ventaja ambiental desaparecería.
Los investigadores realizaron cinco ciclos consecutivos de reutilización de la solución, añadiendo nuevamente sal de litio para compensar el material consumido durante la regeneración.
Durante los primeros ciclos el comportamiento se mantuvo bastante estable.
El material tratado en el primer ciclo alcanzó 166,5 mAh/g y el del tercero 164,4 mAh/g, frente a 166,3 mAh/g del material de referencia.
En el quinto ciclo apareció una degradación más clara del dietilenglicol y la capacidad descendió hasta 162,1 mAh/g.
Es una de las limitaciones que no conviene esconder: la solución no puede considerarse indefinidamente reutilizable con las condiciones actuales. Será necesario determinar cómo regenerarla, cuánto dura realmente en operación continua y qué tratamiento requieren sus productos de degradación.
Hay un matiz importante: el proceso completo todavía necesita calor
La descripción resumida de la tecnología podría dar la impresión de que basta con sumergir el electrodo durante 20 minutos a 130 °C y obtener directamente un cátodo listo para instalar en otra batería.
El procedimiento experimental completo es algo más complejo.
Después de la separación y relitiación, las muestras NCM utilizadas para obtener las prestaciones finales fueron sometidas a lavado, secado y tratamientos térmicos posteriores, incluyendo una etapa a 700 °C durante 3 horas, además de una etapa previa a 250 °C.
En NCM se empleó una atmósfera de oxígeno y en LFP una atmósfera de argón.
Por tanto, la principal innovación está en integrar la delaminación y relitiación inicial a baja temperatura y en aire, reduciendo etapas y evitando destruir el material activo. No significa que todo el flujo de regeneración pueda realizarse actualmente a 130 °C.
Ese matiz será especialmente importante cuando llegue el momento de escalar la tecnología.
La regulación europea empuja precisamente en esa dirección
La Unión Europea está endureciendo progresivamente las obligaciones sobre recuperación de materiales y contenido reciclado de las baterías.
El Reglamento europeo de baterías establece para finales de 2027 objetivos de recuperación del 90 % para cobalto, cobre, plomo y níquel y del 50 % para litio. Para finales de 2031 aumentan hasta el 95 % para cobalto, cobre, plomo y níquel y el 80 % para litio.
Además, desde agosto de 2031 determinadas baterías industriales y de vehículos eléctricos deberán incorporar porcentajes mínimos de materiales reciclados: 16 % de cobalto, 6 % de litio y 6 % de níquel, además del 85 % establecido para el plomo.
Esto crea una demanda regulatoria que hace pocos años apenas existía.
Tecnologías capaces de recuperar materiales de elevada calidad con menor consumo energético podrían encontrar, por tanto, un mercado cada vez más favorable.
Reciclar o dar una segunda vida: no son estrategias rivales
No todas las baterías retiradas de un coche deberían enviarse directamente a reciclaje.
Algunas conservan capacidad suficiente para utilizarse durante años en almacenamiento estacionario, respaldo eléctrico o integración de energía solar y eólica.
La estrategia ambiental más lógica consiste en evaluar primero su estado.
Una batería todavía funcional puede tener una segunda vida. Cuando su degradación ya no permite un uso razonable, llega el momento de recuperar sus materiales.
El reciclaje directo encajaría precisamente en ese último escalón: intentar conservar el máximo valor material posible antes de recurrir a procesos que destruyan completamente la estructura del electrodo.
La economía circular de las baterías empieza a parecerse menos a un único proceso de reciclaje y más a una cadena: reparar, reutilizar, remanufacturar, regenerar y, finalmente, recuperar materias primas.
Ficha técnica
Cómo funciona
El proceso desarrollado por KIER introduce el electrodo usado en una solución de dietilenglicol con hidróxido de litio. A unos 130 °C, parte del dietilenglicol se oxida y forma glicolaldehído. La reacción debilita la unión entre el material activo y el colector de aluminio, permitiendo su separación, mientras facilita simultáneamente la reinserción de litio en la estructura del cátodo.
El procedimiento puede aplicarse a cátodos NCM y LFP y se realiza inicialmente en condiciones abiertas al aire.
En cifras
- 130 °C y 20 minutos: condiciones óptimas de la reacción inicial.
- 100 %: delaminación del electrodo obtenida experimentalmente.
- 99,1 %: capacidad recuperada por el NCM respecto al material nuevo en la comunicación de KIER.
- 99,7 %: capacidad recuperada por el LFP respecto al material nuevo.
- 5,4 MJ/kg: consumo energético estimado del proceso en el análisis de los investigadores.
- 0,70 kg CO₂-eq/kg: emisiones estimadas para la regeneración.
Qué tiene de diferente
La principal diferencia está en realizar simultáneamente la separación del material activo respecto al aluminio y la relitiación del cátodo.
En vez de disolver completamente el material para recuperar individualmente sus componentes químicos, intenta mantener la estructura del cátodo y restaurar directamente sus propiedades.
Además, la reacción inicial puede realizarse al aire y la solución de poliol puede reutilizarse durante varios ciclos añadiendo sal de litio.
Comparación directa con la tecnología convencional
Hidrometalurgia: disuelve los materiales y recupera elementos o precursores mediante diferentes operaciones químicas. Es una tecnología industrialmente madura y flexible frente a diferentes residuos, aunque requiere varias etapas y puede generar cantidades relevantes de aguas residuales.
Pirometalurgia: utiliza temperaturas elevadas para recuperar determinados metales. Tolera mezclas complejas y está industrialmente establecida, pero consume bastante energía y no conserva la estructura del material catódico.
Reciclaje directo de KIER: intenta conservar el material activo y repararlo. El análisis del estudio estima 5,4 MJ/kg, frente a 45,3 MJ/kg para la referencia hidrometalúrgica utilizada por los investigadores. Todavía no dispone del historial industrial de las tecnologías convencionales.
Limitaciones
La tecnología todavía no está demostrada en una planta comercial.
El proceso completo empleado en el estudio incluye lavado, secado y tratamientos térmicos posteriores que alcanzan 700 °C, por lo que no toda la regeneración ocurre a 130 °C.
La solución de dietilenglicol experimenta degradación progresiva durante su reutilización. En el quinto ciclo estudiado ya apareció una reducción de prestaciones.
La separación y clasificación previa de baterías continúa siendo necesaria. Una instalación industrial tendrá que trabajar con baterías de fabricantes, composiciones, estados de carga y niveles de degradación muy diferentes.
Los resultados ambientales proceden de un análisis tecnoambiental modelizado. Una planta industrial puede ofrecer balances diferentes.
Tampoco se ha demostrado todavía una fabricación masiva de nuevas celdas comerciales utilizando exclusivamente toneladas de material recuperado mediante este procedimiento.
En qué fase se encuentra
Laboratorio avanzado / demostración experimental a pequeña escala.
El equipo ha pasado de materiales preparados en laboratorio a cátodos procedentes de celdas comerciales de 2 Ah y 50 Ah, y llegó a regenerar 127 g de material NCM utilizando 1 litro de solución.
Es una prueba de escalabilidad inicial, no una planta piloto industrial.
Quién está detrás
La investigación está liderada por científicos del Gwangju Clean Energy Research Center del Korea Institute of Energy Research (KIER), Corea del Sur, con participación de investigadores de Chonnam National University (CNU) y Gwangju Institute of Science and Technology (GIST).
Entre los responsables del trabajo figuran Jinju Song y Jung-Je Woo.
La investigación recibió financiación del Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning (KETEP), del Ministerio de Comercio, Industria y Energía de Corea del Sur y del propio KIER.
Fuente de los datos
Los resultados proceden del estudio científico “Efficient Direct Recycling of Spent Batteries: Integrated Lithiation and Delamination”, publicado en 2026 en la revista Advanced Science.
Los datos complementarios sobre la tecnología proceden de la comunicación institucional del Korea Institute of Energy Research (KIER) y del National Research Council of Science & Technology de Corea del Sur.
Más información: Efficient Direct Recycling of Spent Batteries: Integrated Lithiation and Delamination
Deja una respuesta