Toshiba Corporation telah mengembangkan metode untuk mendaur ulang anoda oksida baterai litium-ion dengan biaya rendah dan dampak lingkungan yang rendah. Peraturan Baterai UE, yang mulai berlaku pada bulan Agustus 2023, mengamanatkan deklarasi jejak karbon (CFP) dan pertimbangan lingkungan tingkat tinggi di seluruh siklus hidup produk, yang mengharuskan respons cepat dari perusahaan-perusahaan di seluruh dunia. Toshiba telah mengembangkan metode daur ulang langsung yang memungkinkan daur ulang baterai litium-ion anoda oksida berdaya tinggi dan tahan lama melalui proses perlakuan panas sederhana, dan telah menunjukkan keefektifan metode ini.
Metode ini memanfaatkan karakteristik bahan aktif oksida dengan struktur kristal yang stabil, dan menggunakan daur ulang langsung, yang mendaur ulang bahan aktif sebagaimana adanya dan tanpa mengubahnya menjadi unsur kimia. Bahan aktif dilapisi pada lembaran logam tipis yang disebut foil pengumpul arus. Metode daur ulang ini memanfaatkan stabilitas struktur bahan aktif dan memungkinkan bahan aktif dipisahkan dari foil pengumpul arus elektroda negatif dalam keadaan tersebut dengan melakukan perlakuan panas sederhana.
Karena struktur bahan aktifnya stabil, tidak diperlukan proses reaktivasi yang rumit, sehingga memungkinkan penggunaan kembali bahan aktif dengan biaya rendah. Selain itu, dibandingkan dengan metode daur ulang elektroda konvensional, metode ini dapat dilakukan pada suhu yang lebih rendah, sehingga mengurangi dampak lingkungan. Dengan membandingkan bahan yang didaur ulang menggunakan metode ini dengan bahan baru yang belum pernah digunakan, Toshiba memperkirakan pengurangan jejak karbon (CFP) hingga 85%.
Lebih jauh, Toshiba menerapkan metode ini pada baterai anoda niobium titanium oksida (NTO) yang dikembangkan oleh perusahaan tersebut. Evaluasi kinerja baterai yang dibuat dengan elektroda daur ulang mengonfirmasi bahwa elektroda tersebut mempertahankan lebih dari 97% kapasitasnya, sebanding dengan elektroda baru. Baterai tersebut juga menunjukkan masa pakai yang sama lamanya dengan baterai baru.
Hasil ini telah dipublikasikan di jurnal Bahan dan Teknologi Berkelanjutan.
Latar Belakang. Daur ulang bahan katode yang mengandung kobalt dan nikel telah mengalami kemajuan karena meningkatnya permintaan, tetapi daur ulang grafit, bahan anoda baterai lithium-ion yang umum, belum mengalami kemajuan karena rumitnya proses yang diperlukan untuk daur ulang, yang timbul akibat perubahan struktural dan degradasi setelah penggunaan jangka panjang, sehingga menimbulkan tantangan biaya yang signifikan.
Namun, seperti katoda, anoda memiliki CFP yang pasti dan ada kebutuhan untuk menguranginya melalui daur ulang, sehingga menimbulkan permintaan untuk pengembangan metode daur ulang yang lebih sederhana. Toshiba telah mengembangkan baterai dengan anoda oksida yang cocok untuk kendaraan komersial yang diharapkan akan dialiri listrik di masa mendatang, menawarkan daya yang lebih tinggi dan masa pakai yang lebih lama daripada baterai dengan anoda grafit. Toshiba telah mengembangkan metode daur ulang yang memanfaatkan fitur anoda oksida, yang lebih mudah didaur ulang dibandingkan dengan grafit.
Dalam mendaur ulang bahan aktif baterai, ada beberapa metode seperti daur ulang langsung, yang menggunakan kembali bahan aktif sambil mempertahankan strukturnya, dan metode yang mensintesis ulang bahan aktif setelah memecahnya menjadi unsur-unsurnya dan memulihkannya. Daur ulang yang melibatkan pemecahan bahan aktif menjadi unsur-unsur kimia memerlukan energi untuk mensintesisnya kembali agar dapat digunakan, sedangkan daur ulang langsung tidak memerlukan sintesis ulang, sehingga mengurangi biaya dan dampak lingkungan, yang telah memacu penelitian dan pengembangan dalam beberapa tahun terakhir.
Fitur teknologi. Mengingat kebutuhan ini, Toshiba telah mengembangkan teknologi daur ulang langsung untuk baterai anoda oksida berdaya tinggi dan tahan lama. Teknologi ini telah diverifikasi untuk memisahkan bahan aktif dari lapisan pengumpul arus elektroda anoda oksida sambil mempertahankan struktur dan sifat bahan aktif, sehingga memungkinkan penggunaan ulang secara langsung.
Mempertahankan stabilitas struktural bahan aktif selama proses daur ulang penting untuk mencapai daur ulang langsung. Di antara bahan anoda oksida, anoda niobium titanium oksida (NTO) yang dikembangkan oleh Toshiba memiliki struktur bahan aktif yang stabil. Dengan memanfaatkan karakteristik ini, Toshiba telah mengembangkan metode di mana perlakuan panas menguraikan komponen pengikat yang mengikat NTO di dalam anoda, memungkinkan pelepasan dari foil pengumpul arus dan pemisahan serta pemulihan yang mudah.
Lebih jauh lagi, metode ini memungkinkan pemrosesan pada suhu yang lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan panas yang biasanya digunakan dalam daur ulang elektroda, dan bahan aktif yang dipulihkan dapat digunakan kembali secara langsung setelah menghilangkan kotoran.
Toshiba telah memproduksi elektroda menggunakan NTO yang didaur ulang dari limbah elektroda simulasi yang dihasilkan selama proses pembuatan baterai serta dari baterai dengan simulasi degradasi hingga akhir masa pakainya. Setelah mengevaluasi kinerjanya dalam baterai, dipastikan bahwa kapasitas material aktif, indikator kinerja material aktif, mempertahankan kinerja lebih dari 97%, sebanding dengan baterai baru.
Lebih jauh lagi, dipastikan bahwa bahkan setelah pengisian dan pengosongan daya berulang kali, baterai daur ulang ini mempertahankan kapasitas yang setara dengan baterai baru, sehingga menjamin masa pakai yang panjang.
Perkembangan masa depan. Pertama, Toshiba akan fokus pada pembentukan metode daur ulang yang menargetkan bahan limbah seperti potongan elektroda yang diproduksi di pabrik. Melihat ke depan ke fase saat baterai bekas dikumpulkan dari pasar, Toshiba bermaksud untuk membangun kerangka kerja untuk menggabungkan bahan daur ulang ke dalam produk dan mengembangkan skema daur ulang untuk memulihkan dan mendaur ulang sel anoda NTO dari pasar.
Sumber dari Kongres Mobil Hijau
Penafian: Informasi yang diuraikan di atas disediakan oleh greencarcongress.com secara independen dari Chovm.com. Chovm.com tidak membuat pernyataan dan jaminan mengenai kualitas dan keandalan penjual dan produk. Chovm.com secara tegas melepaskan tanggung jawab apa pun atas pelanggaran yang berkaitan dengan hak cipta konten.
