Un nuevo proceso para reciclar los residuos de producción derivados de la fabricación en seco de baterías de ion-litio ha sido desarrollado en el Centro de Investigación de Baterías MEET de la Universidad de Münster, en Alemania.
En la producción convencional de baterías, los materiales activos del cátodo se mezclan en una suspensión con disolventes y se recubren sobre un colector de corriente de aluminio. Este proceso utiliza como disolvente la N-metil-2-pirrolidona (NMP) y fluoruro de polivinilideno (PVdF) como aglutinante. Después, el electrodo recubierto debe someterse a un proceso de secado intensivo en energía, y el disolvente evaporado debe recuperarse mediante un procedimiento complejo.
El proceso en seco, en cambio, utiliza politetrafluoroetileno (PTFE) como aglutinante, lo que elimina la necesidad de disolventes. Con ello se ahorran pasos de secado y se reducen costos. Sin embargo, este método genera más residuos de forma inherente. Esto se debe, en parte, a que escalar una nueva tecnología produce naturalmente más desechos, y también porque el proceso en seco, en particular, crea bordes irregulares tras el alisado de la capa de cátodo, los cuales deben recortarse. Dado que la capa de cátodo es el componente más caro de una batería, estos recortes deben reciclarse de la manera más rentable posible.
El proceso de reciclaje recién desarrollado se basa en un tratamiento mecánico en seco. “El reciclaje puede aplicarse con éxito y escalarse mediante el uso mecánico en seco de molinos”, explica Maike Michelle Gnutzmann, doctoranda en el MEET y en la escuela internacional de investigación BACCARA. En el molino, el compuesto del cátodo se desprende suavemente del colector de corriente y se granula a baja velocidad para evitar daños en la estructura del material activo.
El resultado es un polvo que contiene el material activo, el aglutinante PTFE y el carbono conductor en sus formas originales. Este puede reutilizarse directamente para el recubrimiento de electrodos sin necesidad de procesamiento adicional. El método evita por completo el uso de altas temperaturas, disolventes o productos químicos tóxicos. Un análisis de costos del ciclo de vida realizado como parte del estudio confirma la viabilidad económica de este enfoque.
Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista científica Advanced Energy Materials bajo el título “A Dry-mechanical Approach for Scrap Recycling of Dry-processed Lithium-ion Battery Cathodes” (Un enfoque mecánico en seco para el reciclaje de chatarra de cátodos de baterías de iones de litio procesados en seco).
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