هل يمكن إعادة تدوير مخلفات البطاريات الليثيوم-أيون من خلال عملية ميكانيكية جافة؟

مقدمة

تعتبر البطاريات الليثيوم-أيون من أبرز تقنيات التخزين التي تسهم في دعم الطاقة المتجددة وحلول النقل المستدام. ومع تزايد استخدامها، يبرز التحدي الأكبر في كيفية التعامل مع النفايات الناتجة عن إنتاج البطاريات.  في هذا السياق، قام الباحثون في جامعة ميونيخ بتطوير عملية إعادة تدوير ميكانيكية جافة، تُعد خطوة مهمة نحو جعل صناعة البطاريات أكثر استدامة وفاعلية. تهدف هذه التقنية إلى إعادة تدوير مخلفات الإنتاج من عملية التصنيع الجافة للبطاريات الليثيوم-أيون، مع الحفاظ على الخصائص الأصلية للمواد المُعاد تدويرها.

التقنية المستخدمة في إعادة التدوير

في إنتاج البطاريات التقليدي، يتم مزج المواد الفعالة في القطب السالب مع المذيبات لتكوين خليط سائل يُغلف على جامع التيار من الألومنيوم، وهو ما يتطلب استخدام المذيبات مثل N-methyl-2-pyrrolidone (NMP)  و polyvinylidene fluoride (PVdF)  ؛ بعد ذلك، يجب أن يمر القطب السالب بعملية تجفيف مكثفة لفصل المذيبات، مما يجعل هذه العملية مكلفة للغاية ومرهقة بيئيًا.

في المقابل، تعتمد العملية الجافة على polytetrafluoroethylene (PTFE)  كمادة رابطة، مما يلغي الحاجة إلى المذيبات. هذا التغيير يقلل من التكاليف ويُبسط العمليات. إلا أن هذه الطريقة تُنتج مزيدًا من النفايات بسبب تصاعد التكنولوجيا الجديدة، حيث تُنتج أطراف غير منتظمة بعد أن يتم تسوية طبقة الكاثود، مما يتطلب إعادة تدويرها.

العملية الميكانيكية الجافة لإعادة التدوير

طوَّر الباحثون في مركز أبحاث البطاريات MEET بجامعة ميونيخ عملية إعادة تدوير ميكانيكية جافة مبتكرة لاستخدام المطاحن في فصل المواد الفعالة عن جامع التيار. تتم هذه العملية بسرعة منخفضة لتجنب إتلاف هيكل المواد النشطة. والنتيجة هي مسحوق يحتوي على المواد الفعالة، و المادة الرابطة  PTFE، و الكربون الموصل في أشكالها الأصلية، مما يُتيح استخدامها مباشرة لتغطية الأقطاب دون الحاجة إلى معالجة إضافية.

تُعتبر هذه العملية بديلاً مستدامًا لاستخدام الحرارة العالية أو المذيبات السامة، ما يجعلها اقتصاديّة وبيئيّة أكثر، كما أن تحليل التكلفة طوال دورة الحياة الذي أُجري كجزء من الدراسة يثبت جدوى هذه الطريقة اقتصاديًا.

التطبيقات المستقبلية والآفاق البيئية

تمثل هذه التقنية نقطة تحول نحو جعل صناعة البطاريات أكثر استدامة و قابلة لإعادة التدوير،  إعادة استخدام الزجاج المعدني والمواد الفعالة في الأقطاب السالبة يمكن أن يُقلل من النفايات الصناعية ويُحسن من الاقتصاد البيئي في صناعة البطاريات.  كما يمكن لهذه العملية أن تلعب دورًا أساسيًا في تقليل البصمة الكربونية المرتبطة بإنتاج البطاريات.

الخاتمة

تُظهر العملية الميكانيكية الجافة لإعادة التدوير أن من الممكن تحقيق فوائد اقتصادية وبيئية في صناعة البطاريات، خاصةً في إطار الابتكار في تكنولوجيا البطاريات،  هذه التقنية تساهم في تقليل النفايات من خلال إعادة تدوير المواد الفعالة بشكل مُباشر دون الحاجة إلى تقنيات معقدة أو مذيبات ضارة، مما يعزز من الاستدامة البيئية لهذا القطاع الحيوي.

📚  المصدر:

Yeow Boon Tay, Qinjie Wu, Ankit, Nripan Mathews,
“A Dry-Mechanical Approach for Scrap Recycling of Dry-Processed Lithium-Ion Battery Cathodes”
Advanced Energy Materials,
Volume 28, 2025, 108425,
ISSN 2590-1745,

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202503459