Pemulihan 98% – Ilmuwan Mengembangkan Metode Daur Ulang Baterai yang Baru dan Lebih Baik
Para peneliti di Rice College, yang dipimpin oleh James Tour, telah mengembangkan metode revolusioner untuk mendaur ulang baterai lithium-ion, yang penting untuk mengurangi dampak lingkungan karena penggunaan baterai, khususnya pada kendaraan listrik, meningkat pesat. Proses mereka, yang menggunakan pemanasan Joule kilat, memungkinkan pemanasan cepat limbah baterai, pemisahan magnetik, dan pemulihan logam baterai yang luar biasa hingga 98%, yang secara efektif mempertahankan nilai dan struktur bahan untuk digunakan kembali.
Para ilmuwan telah mengembangkan metode inovatif untuk mendaur ulang baterai litium-ion dengan menggunakan teknik pemisahan magnetik yang secara efisien memurnikan bahan baterai, menjaga integritas struktural dan fungsinya.
Sebuah tim peneliti di Rice College, yang dipimpin oleh James Tour, Profesor Kimia TT dan WF Chao serta Profesor Ilmu Materials dan Nanoteknologi, tengah mengatasi tantangan lingkungan dalam mendaur ulang baterai litium-ion secara efisien karena penggunaannya terus meningkat.
Tim ini telah memelopori metode baru untuk mengekstraksi bahan aktif murni dari limbah baterai seperti yang dijelaskan secara rinci dalam jurnal Komunikasi Alam pada tanggal 24 Juli. Temuan mereka berpotensi memfasilitasi pemisahan dan daur ulang bahan baterai yang berharga secara efektif dengan biaya minimal, sehingga berkontribusi pada produksi kendaraan listrik (EV) yang lebih ramah lingkungan.
Peneliti Rice yang dipimpin oleh James Tour telah mengembangkan metode daur ulang baterai yang inovatif. Kredit: Jeff Fitlow/Rice College
“Dengan melonjaknya penggunaan baterai, terutama pada kendaraan listrik, kebutuhan untuk mengembangkan metode daur ulang yang berkelanjutan semakin mendesak,” kata Tour.
Teknik daur ulang konvensional biasanya melibatkan pemecahan bahan baterai menjadi bentuk unsurnya melalui proses termal atau kimia yang membutuhkan banyak energi, mahal, dan berdampak signifikan terhadap lingkungan.
Metode Daur Ulang Inovatif Menggunakan Sifat Magnetik
Tim mengusulkan bahwa sifat magnetik dapat memfasilitasi pemisahan dan pemurnian bahan baterai bekas.
Inovasi mereka menggunakan metode yang dikenal sebagai pemanasan Joule kilat bebas pelarut (FJH). Teknik yang dirancang oleh Tour ini melibatkan pengaliran arus listrik melalui materials yang memiliki resistansi sedang untuk memanaskan dan mengubahnya dengan cepat menjadi zat lain.
Dengan menggunakan FJH, para peneliti memanaskan limbah baterai hingga 2.500 Kelvin dalam hitungan detik, menciptakan fitur unik dengan cangkang magnetik dan struktur inti yang stabil. Pemisahan magnetik memungkinkan pemurnian yang efisien.
Selama proses tersebut, katoda baterai berbasis kobalt — yang biasanya digunakan dalam kendaraan listrik dan dikaitkan dengan biaya finansial, lingkungan, dan sosial yang tinggi — secara tak terduga menunjukkan sifat magnet di lapisan oksida kobalt spinel terluar, sehingga memungkinkan pemisahan yang mudah.
Pendekatan para peneliti menghasilkan hasil pemulihan logam baterai yang tinggi sebesar 98% dengan nilai struktur baterai yang tetap terjaga.
“Yang perlu diperhatikan, pengotor logam berkurang secara signifikan setelah pemisahan sambil mempertahankan struktur dan fungsi bahan,” kata Tour. “Struktur massal bahan baterai tetap stabil dan siap untuk dibentuk kembali menjadi katoda baru.”
Referensi: “Daur ulang katoda flash tak rusak” oleh Weiyin Chen, Yi Cheng, Jinhang Chen, Ksenia V. Bets, Rodrigo V. Salvatierra, Chang Ge, John Tianci Li, Duy Xuan Luong, Carter Kittrell, Zicheng Wang, Emily A. McHugh, Guanhui Gao, Bing Deng, Yimo Han, Boris I. Yakobson dan James M. Tour, 24 Juli 2024, Komunikasi Alam.
Nomor Induk Kependudukan: 10.1038/s41467-024-50324-x
Penelitian ini didukung oleh Kantor Penelitian Ilmiah Angkatan Udara, Korps Insinyur Angkatan Darat AS ERDC, dan Beasiswa Akademi Rice.
