Baterías de iones de litio (LIB), que almacenan energía aprovechando la reducción reversible de los iones de litio, alimentan la mayoría de los dispositivos y productos electrónicos del mercado actual. Debido a su amplia gama de temperaturas de funcionamiento, larga vida útil, tamaño pequeño, tiempos de carga rápidos y compatibilidad con los procesos de fabricación existentes, estas baterías recargables pueden contribuir en gran medida a la industria electrónica y, al mismo tiempo, respaldar los esfuerzos continuos hacia la neutralidad de carbono.

El reciclaje asequible y ecológico de LIB usadas es un objetivo perseguido desde hace mucho tiempo en el sector energético, ya que mejoraría la sostenibilidad de estas baterías. Sin embargo, los métodos existentes suelen ser ineficaces, costosos o perjudiciales para el medio ambiente.

Además, los LIB dependen en gran medida de materiales que son cada vez menos abundantes en la Tierra, como el cobalto y el litio. Los enfoques que permitan la extracción confiable y rentable de estos materiales de las baterías gastadas reducirían drásticamente la necesidad de obtener estos materiales en otros lugares, ayudando así a satisfacer la creciente demanda de LIB.

Investigadores de la Academia de Ciencias de China idearon recientemente un nuevo enfoque basado en la llamada electrocatálisis de contacto, que podría permitir el reciclaje de células LIB gastadas. Su método, presentado en Nature Energy, aprovecha la transferencia de electrones que tiene lugar durante la electrificación por contacto líquido-sólido para generar radicales libres que inician las reacciones químicas deseadas.

"Con la tendencia global hacia la neutralidad de carbono, la demanda de LIB aumenta continuamente", escribieron Huifan Li, Andy Berbille y sus colegas en su artículo. "Sin embargo, los métodos actuales de reciclaje de LIB gastados necesitan mejoras urgentes en términos de respeto al medio ambiente, costo y eficiencia. Proponemos un método mecanocatalítico, denominado electrocatálisis de contacto, que utiliza radicales generados por electrificación de contacto para promover la lixiviación de metales. bajo la onda ultrasónica también utilizamos SiO2 como catalizador reciclable en el proceso".

Como parte de su estudio reciente, Li, Berbille y sus colegas se propusieron explorar la posibilidad de que la electrocatálisis de contacto pudiera reemplazar los agentes químicos que normalmente se usan para reciclar LIB. Para ello, utilizaron la técnica para provocar un contacto sólido-líquido continuo y una separación a través de burbujas de cavitación, bajo ondas de ultrasonido.

Esto permitió la generación constante de oxígeno reactivo mediante la electrificación de contactos. Luego evaluaron la eficacia de esta estrategia para reciclar litio y cobalto en LIB desgastadas.

"Para las baterías de óxido de litio y cobalto (III), la eficiencia de lixiviación alcanzó el 100% para el litio y el 92,19% para el cobalto a 90°C en seis horas", escribieron Li, Berbille y sus colegas en su artículo. "Por ternario baterías de litio, las eficiencias de lixiviación de litio, níquel, manganeso y cobalto alcanzaron 94,56%, 96,62%, 96,54% y 98,39% a 70°C, respectivamente, en seis horas."

En las pruebas iniciales, el enfoque propuesto por este equipo de investigadores logró resultados muy prometedores, destacando su potencial para apoyar el reciclaje de bajo costo, sostenible y a gran escala de los materiales costosos y muy buscados dentro de los LIB. Los estudios futuros podrían ayudar a perfeccionar este método, al tiempo que se evalúan más a fondo sus ventajas y limitaciones, lo que podría allanar el camino hacia su implementación en entornos del mundo real.

"Anticipamos que este método puede proporcionar un enfoque ecológico, de alta eficiencia y económico para el reciclaje de LIB, satisfaciendo la demanda cada vez mayor de producciones de LIB", escribieron los investigadores en su artículo.