Este baño electroquímico rejuvenece baterías de litio usadas hasta el 95% de su capacidad

Investigadores de la Universidad de Cornell han desarrollado un método que regenera directamente los electrodos de baterías de litio-ion gastadas, en lugar de triturarlas y extraer de ellas los materiales. Según el equipo, el proceso —denominado Direct Electrode-to-Electrode Regeneration (DEER)— permite recuperar el 95% de la capacidad original de la batería y podría reducir un 56% el coste de fabricación de celdas recicladas.

El avance, publicado en la revista Energy and Environmental Science, aborda uno de los principales problemas de las baterías de litio-ion: la formación y engrosamiento de la capa de interfase sólida del electrolito, conocida como SEI. Esa capa es necesaria en pequeñas cantidades, pero con cientos o miles de ciclos de carga se vuelve más gruesa, aumenta la resistencia y reduce la capacidad.

Es una de las causas principales del desgaste de las baterías de vehículos eléctricos y de sistemas de almacenamiento estacionario, que suelen retirarse cuando todavía conservan gran parte de su estructura intacta.

El reciclaje convencional destruye esa estructura: descarga las baterías, las desmonta hasta las celdas, las tritura o pulveriza y aplica procesos complejos y intensivos en energía —pirometalurgia o hidrometalurgia— para recuperar minerales críticos como litio, níquel, cobalto, manganeso, cobre y aluminio. En cambio, el método de Cornell abre la batería, retira los electrodos intactos, los conecta a un colector de corriente y los sumerge en un baño con 1,3-dimetil-2-imidazolidinona.

La solución disuelve la capa SEI engrosada y deja los electrodos listos para volver a usarse. Además, el proceso deja una fina capa residual de fluoruro de litio que ayuda a estabilizar el electrodo y a frenar el crecimiento futuro de la interfase. Gracias a ello, las baterías regeneradas mostraron una estabilidad de ciclos incluso mejor de la esperada.

“Los reparamos tal como están, sin triturarlos ni pulverizarlos, y luego los volvemos a poner en una batería nueva”, explica Vibha Kalra, líder del proyecto y profesora de Ingeniería Química en Cornell. “La disolución es básicamente lo que ayuda a la batería a recuperar su capacidad. Muestra una recuperación del 95%”.

Los investigadores también realizaron análisis tecnoeconómicos y de impacto ambiental con software de código abierto desarrollado por colaboradores del ReCell Center del Laboratorio Nacional Argonne. Los resultados indicaron que DEER reduciría un 56% el coste de fabricación de celdas recicladas y disminuiría la contaminación atmosférica y el uso de agua frente a los métodos convencionales.

El equipo fue más allá: cuando la batería regenerada volvió a perder capacidad por la formación de nueva SEI, la sometieron a un segundo ciclo DEER. La batería, ya en su “tercera vida”, conservó alrededor del 90% de su capacidad original. Por ahora la tecnología se centra en el daño causado por la SEI, pero los investigadores quieren ampliarla a otras formas de degradación, como la pérdida de litio, y aplicarla también a baterías industriales y grandes sistemas de almacenamiento.

Fuente: Cornell University