Elektrikli otomobillerin yaygınlaşmasıyla birlikte yaşlanan bataryaların nasıl değerlendirileceği de önemli bir sorun haline geliyor. Cornell Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, lityum iyon bataryaların tamamını ham maddelerine ayırmadan yeniden kullanılmasını sağlayabilecek yeni bir yöntem geliştirdi. Direct Electrode-to-Electrode Regeneration (DEER) adı verilen teknik, yıpranan bataryalardaki elektrotları yenilemeyi hedefliyor.
Elektrikli otomobil bataryaları yenilenebilecek Günümüzde, lityum iyon bataryalar kullanıldıkça, elektrotların yüzeyinde SEI (Solid Electrolyte Interphase) adı verilen koruyucu bir tabaka oluşuyor. Bu tabaka başlangıçta bataryanın düzgün çalışmasına yardımcı oluyor. Ancak şarj ve deşarj döngüleri devam ettikçe SEI tabakası kalınlaşıyor.
Bu da lityum iyonlarının ve elektronların elektrotlar arasında hareket etmesini zorlaştırarak bataryanın zamanla daha az enerji depolamasına yol açıyor. Araştırmacılar ise DEER yöntemiyle bu sorunu elektrodu tamamen değiştirmeden çözmeye çalışıyor. Kullanılmış bataryalardaki elektrotlar çıkarılarak DMI adı verilen özel bir kimyasal çözeltiyle temizleniyor.
Bu işlem, elektrodun kendisine zarar vermeden zamanla biriken kalın SEI tabakasını ortadan kaldırıyor. Böylece eskiyen elektrot yeniden kullanılabilecek hale geliyor ve yeni bir batarya hücresine takılarak ikinci bir kullanım ömrü kazanabiliyor. %95 kapasite geri kazanıldı Laboratuvar testlerinde DEER yöntemiyle yenilenen hücrelerin orijinal kapasitelerinin yüzde 95'ine kadarını geri kazandığı bildirildi. Ayrıca yenilenen bataryaların kapasite kaybının da daha yavaş gerçekleştiği görüldü.
Tedavi edilmemiş bataryalarda kapasite kaybı döngü başına yüzde 0,072 seviyesindeyken, DEER ile yenilenen hücrelerde bu oran yüzde 0,042 olarak ölçüldü. Bu düşük bozulma oranı yaklaşık 800 döngü boyunca korundu. Araştırmacılar ikinci bir işlem sonrasında daha önce yenilenmiş bir bataryanın kapasitesini yeniden yüzde 90 seviyesine çıkarabildi.
Geleneksel batarya geri dönüşümünde ise hücreler genellikle parçalanarak lityum, kobalt, nikel, manganez, bakır ve alüminyum gibi değerli malzemelerin geri kazanıldığı bir karışıma dönüştürülüyor. Maliyetleri düşürebilir DEER yaklaşımı ise kullanılabilir durumdaki elektrotları doğrudan korumaya çalışıyor. Bu durum özellikle elektrikli otomobiller açısından önem taşıyor.
Araç bataryaları genellikle orijinal kapasitelerinin yaklaşık yüzde 70-80'ine gerilediğinde otomotiv kullanımından çıkarılıyor. Ancak bu seviyedeki bataryaların elektrotları tamamen kullanılamaz durumda olmayabiliyor. Yöntemin önemli bir sınırı da bulunuyor.
DEER, özellikle kapasite kaybının SEI birikiminden kaynaklandığı hücrelerde etkili. Lityum kaybı, çatlamış parçacıklar, yapısal hasar veya mekanik arızalar söz konusu olduğunda geleneksel geri dönüşüm yöntemlerine ihtiyaç duyulmaya devam edecek. Cornell'in hesaplamalarına göre DEER ile geri dönüştürülen hücrelerin maliyeti kilogram başına 15,25 dolar seviyesinde olabilir.
Şu an için araştırmanın laboratuvar aşamasından ticari kullanıma geçmesi için bataryaların sökülmesi, elektrotların işlenmesi ve DMI'nin yeniden kullanılması gibi teknik süreçlerin geliştirilmesi gerekiyor.
