Các nhà nghiên cứu tại Đại học Cornell (Mỹ) vừa phát triển thành công phương pháp mang tên 'Direct Electrode-to-Electrode Regeneration' (DEER), cho phép tái chế pin lithium-ion mà không cần phân tách chúng thành nguyên liệu thô ban đầu. Kỹ thuật này mở ra triển vọng tân trang pin xe điện (EV) với chi phí thấp hơn và tiêu tốn ít năng lượng hơn đáng kể so với các quy trình xử lý truyền thống.
Đột phá mới trong việc phục hồi pin xe điện cũ
Quy trình DEER tập trung giải quyết tình trạng lớp liên pha chất điện phân rắn (SEI) tích tụ quá mức trên bề mặt điện cực làm cản trở dòng electron và suy giảm dung lượng qua các chu kỳ sạc xả. Bằng cách tháo rời cell pin và ngâm điện cực vào dung dịch 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone (DMI), nhóm nghiên cứu đã loại bỏ được mảng bám SEI mà không làm hư hại điện cực, giúp cell pin phục hồi tới 95% dung lượng ban đầu.
Tìm được phương pháp tái chế pin xe điện cũ hiệu quả và tiết kiệm chi phí
ẢNH: CHATGPT
Bên cạnh khả năng lấy lại 90% dung lượng sau lần phục hồi thứ hai, pin xử lý bằng DEER có tốc độ 'chai' chậm hơn rõ rệt (0,042% mỗi chu kỳ so với 0,072% ở pin chưa xử lý) và duy trì ổn định trong khoảng 800 chu kỳ. Thay vì nghiền nát pin thành 'khối đen' rồi dùng nhiệt độ cao hay hóa chất để thu hồi kim loại như cách thông thường, phương pháp mới tiếp cận viên pin như một thiết bị có linh kiện có thể sửa chữa để tái sử dụng ngay.
Giải pháp này đặc biệt phù hợp với các bộ pin xe điện bị loại bỏ khi dung lượng giảm xuống còn 70 đến 80%, dù nó không áp dụng được cho pin bị nứt vỡ hạt, thất thoát lithium hay hư hại cấu trúc cơ học. Đại học Cornell ước tính chi phí tái chế theo quy trình DEER chỉ khoảng 15,25 USD/kg, thấp hơn mức 26,31 USD/kg của phương pháp hỏa luyện hoặc thủy luyện, dù vẫn cần tính đến việc thu hồi dung dịch DMI vốn chiếm tới 63% chi phí.
Dù việc thương mại hóa đòi hỏi quy trình tháo rời pin cẩn thận do thử nghiệm tiêm dung dịch trực tiếp vào cell pin nguyên vẹn cho kết quả kém, DEER vẫn mở ra hướng đi triển vọng trước nguồn cung pin xe điện cũ ngày càng tăng. Thay vì phân rã toàn bộ cấu trúc để chiết xuất kim loại, việc cứu vãn và tái sinh trực tiếp các điện cực hứa hẹn mang lại giải pháp kinh tế và tối ưu cho ngành công nghiệp pin.
Bình luận (0)