Teksti Kemia-lehti, kuvat Unsplash
Aalto-yliopiston tutkijat osoittivat, että älypuhelimen akun elektrodit toimivat uudelleen kyllästettyinä lähes uudenveroisesti.
Aalto-yliopiston tutkijat ovat keksineet, että litiumioniakkujen kobolttia sisältävät elektrodit voidaan käyttää sellaisinaan uudelleen, kun ne kyllästetään uudelleen litiumilla. Litium palautetaan elektrodiin teollisuudessa yleisesti käytetyn elektrolyysiprosessin avulla.
Tutkimus osoitti, että uudelleen litiumilla kyllästetyn elektrodin suorituskyky oli lähes yhtä hyvä kuin uudesta materiaalista valmistetun.
”Kun akkujen rakenteet voidaan käyttää uudelleen, kierrätyksessä säästyy monia työläitä vaiheita ja energiaa. Uskomme, että menetelmä kiinnostaa teollista kierrätystä kehittäviä yrityksiä”, sanoo Aalto-yliopiston professori Tanja Kallio.
Perinteinen kierrätys hävittää raaka-aineita
Litiumioniakkuja käytetään esimerkiksi puhelimissa ja kodinelektroniikassa. Akuissa on kaksi elektrodia, joiden välillä sähköisesti varautuneet hiukkaset liikkuvat. Litiumkobolttioksidia käytetään toisessa elektrodeista, ja valtaosassa akuista toinen elektrodi koostuu hiilestä ja kuparista.
Perinteisissä kierrätysmenetelmissä akkujen raaka-aineita häviää jonkin verran. Niissä litiumkobolttioksidi muuttuu muiksi kobolttiyhdisteiksi, jotka vaativat työlään kemiallisen jalostusprosessin takaisin elektrodimateriaaliksi. Uudessa menetelmässä kobolttiyhdiste voidaan hyödyntää oikeassa muodossaan, kun pois kulunut litium palautetaan elektrodiin elektrolyysiprosessissa.
”Olemme tutkineet aiemmin litiumkobolttioksidiakkujen ikääntymistä ja huomanneet, että yksi keskeisistä syistä akun toiminnan heikkenemiseen on litiumin kuluminen elektrodin materiaalista. Rakenteet voivat kuitenkin säilyä suhteellisen ennallaan, joten halusimme selvittää, voiko ne hyödyntää uudelleen”, Tanja Kallio kertoo.
Käyttökohteita puhelimista sähköautoihin
Uusi menetelmä säästää kallisarvoisia raaka-aineita ja todennäköisesti myös energiaa verrattuna perinteiseen kierrätykseen, jossa murskatuista akuista erotellaan metallit sulatuksella tai liuotuksella. Aallon tutkijoiden tavoitteena on selvittää seuraavaksi, voisiko samaa menetelmää käyttää myös sähköautojen nikkelipitoisiin akkuihin.
Sähköautojen, älypuhelinten ja kannettavien laitteiden yleistyminen lisää akkujen valmistusta arviolta 25 prosenttia vuosittain. Monista akuissa käytetyistä raaka-aineista, kuten koboltista, on tulevaisuudessa pulaa. EU-komissio valmisteleekin uutta akkuasetusta, jonka mukaan akkujen koboltista täytyisi kierrättää 95 prosenttia vuoteen 2030 mennessä.
Lue lisää:
Tutkimus on julkaistu ChemSusChem-lehdessä.
