يعيد “حمام” كورنيل الكهروكيميائي بطاريات الليثيوم EV المستهلكة إلى 95٪ من الطاقة
كانت دورة حياة بطارية السيارة الكهربائية عبارة عن طريق عنيف ذي اتجاه واحد. عندما تنفد البطارية، تقوم الصناعة بشكل روتيني بتمزيقها للوصول إلى الأجزاء المهمة. تقوم شركات إعادة التدوير عالية التقنية إما بتفجير الخلايا الميتة في أفران شديدة الحرارة أو طحنها إلى مادة مسحوقية تعرف باسم “الكتلة السوداء” قبل غمرها بالأحماض القاسية المسببة للتآكل. إنها طريقة مكلفة، كثيفة الكربون، وفوضوية لاستخراج المعادن النادرة مثل النيكل والكوبالت. ولكن ماذا لو لم يكن عليك تدمير بطارية ميتة فقط لإعادة بنائها؟ طور الباحثون في جامعة كورنيل طريقة للتغلب على الدمار تمامًا. وبدلاً من تحطيم البطارية، تتحول الطريقة إلى الغسيل الكيميائي. وفي هذه العملية، تم غمر المكونات السليمة في حمام كهروكيميائي متخصص لاستعادة 95 بالمائة من البطاريات الميتة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لهذه الطريقة خفض تكاليف تصنيع إعادة التدوير بنسبة 56 بالمائة. تقول فيبا كالرا، أستاذة الهندسة الكيميائية في كلية كورنيل دوفيلد للهندسة، فيبا كالرا: “نقوم بإصلاحها، كما هي، دون تمزيقها أو سحقها، ثم نعيدها إلى بطارية جديدة”. وأضاف كالرا: “إن التحلل هو في الأساس ما يساعد البطارية على استعادة سعتها. ويظهر التعافي بنسبة 95 بالمائة. لذلك نقوم بتقصير الحلقة الدائرية بشكل كبير”. إصلاح البطارية لتوفير التكلفة لفهم كيفية عملها، انظر إلى ما يحدث فعليًا عند نفاد البطارية. لا تنفد البطاريات عادةً من المعادن. ولكن، مع تدفق الكهرباء ذهابًا وإيابًا بين الجانبين الموجب والسالب، تتراكم طبقة سميكة وقشرية من المادة اللزجة تدريجيًا داخل الخلية. يطلق المهندسون على هذه المرحلة اسم الطور البيني للإلكتروليت الصلب. جميع المواد لا تزال موجودة، لكن الطاقة لم تعد قادرة على التدفق. تؤدي إعادة التدوير القياسية إلى تدمير الجزء بأكمله فقط لتنظيفه. تعتبر طريقة كورنيل، والتي تسمى التجديد المباشر من قطب كهربائي إلى قطب كهربائي (DEER)، أكثر لطفاً بكثير. يفتح العمال الغلاف ويسحبون الأجزاء الأساسية للبطارية – الأقطاب الكهربائية – بينما لا تزال سليمة تمامًا. ثم يتم غمر الأجزاء في محلول كيميائي يسمى 1،3-ثنائي ميثيل-2-إيميدازوليدينون. السائل يستهدف المادة اللزجة. فهو يذيب تراكم العزل، ويترك الهياكل الداخلية الدقيقة محفوظة بشكل مثالي. تقلل هذه العملية من تلوث الهواء وتخفض استهلاك المياه الصناعية. الطلب المتزايد في هذه اللحظة، يواجه العالم اضطرابات في سلاسل التوريد العالمية لمكونات البطاريات الأساسية. تمتلك الولايات المتحدة حاليًا عددًا قليلاً جدًا من الاحتياطيات المحلية من المعادن الحيوية اللازمة لبناء البطاريات الحديثة. تعتمد الولايات المتحدة في الغالب على سلاسل التوريد الأجنبية المعقدة لاستيراد المواد. كما أنها تفتقر إلى البنية التحتية الضخمة اللازمة لتكرير المواد الخام أو إعادة بناء مسحوق البطاريات المسحوق من الصفر؛ لقد تأخرت عملية إعادة التدوير المحلية. وقال كالرا: “عندما ظهرت بطاريات الليثيوم أيون هذه، لم يكن أحد يفكر في كيفية محدودية هذه المعادن في قشرة الأرض، وأنه لا يمكنك صنعها إلى الأبد”. “في السنوات الأخيرة، أدرك الناس أنه لا يمكنك الاستمرار في صنع البطاريات، لأنه ليس لديك ما يكفي من المواد.” من خلال الحفاظ على مكونات البطارية سليمة، فإن طريقة DEER تلغي الحاجة إلى إعادة تصنيع باهظة الثمن في الخارج. فهو يتيح إجراء عملية إعادة التدوير بأكملها محليًا وبتكلفة زهيدة وبسرعة. الخطوة التالية لفريق البحث هي اختبار طريقة DEER على بطاريات أكبر حجمًا على نطاق صناعي وتكييف العملية لمكافحة أشكال التآكل الأخرى، مثل فقدان الليثيوم الدائم. حاليًا، تعالج هذه التقنية البطاريات بنجاح بنسبة 70-80%، وهي عتبة التقاعد النموذجية للسيارات الكهربائية. لكن الباحثين يعتقدون أن بإمكانهم توسيع نافذة التعافي هذه من خلال استهداف آليات التدهور الإضافية هذه. ونُشرت نتائج الدراسة في مجلة الطاقة وعلوم البيئة في 9 يونيو.
تم النشر: 2026-06-10 14:25:00
