Nuevo método extrae hidróxido de litio listo para baterías de celdas muertas

A medida que el mundo avanza rápidamente hacia los vehículos eléctricos, la cuestión de cómo manejar la creciente montaña de paquetes de baterías agotadas se vuelve más urgente. El litio, un componente crítico para estas baterías, es difícil y costoso de extraer y refinar, y reciclarlo de forma limpia ha sido un desafío persistente. Tradicionalmente, los métodos de reciclaje dependen en gran medida de la fundición o tratamientos químicos agresivos, que a menudo producen carbonato de litio en lugar del más deseable hidróxido de litio. Este carbonato luego necesita una conversión adicional antes de que los fabricantes de baterías puedan reutilizarlo, añadiendo pasos, costos y residuos extra.\n\nUn equipo de ingenieros de la Universidad Rice ha abordado el problema del reciclaje con una pregunta bastante simple: ¿por qué no reciclar el litio de la misma manera en que se libera de la batería durante la carga? Esta idea llevó a un nuevo método que omite los habituales tratamientos de alta temperatura o ácidos agresivos. Su proceso utiliza un reactor electroquímico que imita la química propia de la batería, extrayendo iones de litio de materiales catódicos usados, como el fosfato de hierro y litio, aplicando una corriente eléctrica. Estos iones de litio luego atraviesan una membrana delgada hacia el agua, donde reaccionan instantáneamente con iones hidróxido producidos en el electrodo contrario, formando hidróxido de litio de alta pureza. No se necesitan químicos adicionales.\n\nEste enfoque es bastante elegante porque solo usa electricidad, agua y el residuo de batería — comúnmente llamado masa negra — para producir hidróxido de litio directamente desde la fuente. El proceso también es eficiente en energía, consumiendo tan solo 103 kilojulios por kilogramo de masa negra, aproximadamente diez veces menos que los métodos convencionales de lixiviación ácida (sin contar el procesamiento adicional que esos métodos requieren). Importante, el equipo no se detuvo en experimentos a escala de laboratorio. Realizaron una prueba de durabilidad de 1,000 horas en un reactor compacto de 20 centímetros cuadrados, procesando con éxito 57 gramos de masa negra industrial suministrada por TotalEnergies.\n\nEl hidróxido de litio resultante tenía una pureza superior al 99%, y el proceso mantuvo casi un 90% de recuperación de litio durante toda la prueba. Además, la técnica mostró versatilidad al funcionar bien con varias químicas de baterías, incluyendo óxido de manganeso de litio y múltiples mezclas de níquel-manganeso-cobalto. Incluso demostraron un proceso roll-to-roll donde electrodos completos de fosfato de hierro y litio, aún sobre su respaldo de aluminio, fueron procesados directamente, evitando la necesidad de raspar o pretratamiento. Esta demostración roll-to-roll apunta a cómo la tecnología podría integrarse en líneas automatizadas de desensamblaje de baterías, haciendo el reciclaje más eficiente.\n\nDe cara al futuro, el equipo planea escalar apilando reactores para manejar volúmenes mayores, aumentando la carga de masa negra por corrida y desarrollando membranas más selectivas que repelan mejor el agua. También quieren mejorar los pasos posteriores de concentración y cristalización del hidróxido de litio para reducir aún más el uso de energía y las emisiones. Los investigadores creen que al abordar estos próximos desafíos, pueden hacer que el reciclaje de litio sea más limpio, simple y sostenible, fortaleciendo así la cadena de suministro para nuevas baterías.\n\nSus hallazgos fueron publicados recientemente en la revista Joule, marcando un avance significativo en la tecnología de reciclaje de baterías. Esta innovación no solo acorta el camino para que el litio regrese a nuevas baterías de vehículos eléctricos, sino que también reduce residuos y disminuye el impacto ambiental, ofreciendo una solución prometedora a medida que la demanda de almacenamiento de energía limpia sigue creciendo en todo el mundo.