Η ραγδαία ανάπτυξη των ηλεκτρικών οχημάτων (EVs) έχει προκαλέσει τόσο ενθουσιασμό όσο και ανησυχία. Ενώ τα EVs μειώνουν τις εκπομπές ρύπων από τις μεταφορές, παράλληλα δημιουργούν μια επικείμενη πρόκληση: τι θα γίνει με τον τεράστιο αριθμό μπαταριών όταν φτάσουν στο τέλος της ζωής τους. Πολλές από τις σημερινές μπαταρίες ιόντων λιθίου καταλήγουν σε χωματερές, δημιουργώντας τοξικά απόβλητα και σπαταλώντας πολύτιμους πόρους. Μια ομάδα όμως ερευνητών του MIT ίσως βρήκε μια καινοτόμο λύση που θα μπορούσε να μεταμορφώσει την ανακύκλωση των μπαταριών των EVs.

Παραδοσιακά, η βιομηχανία των μπαταριών επικεντρωνόταν πρώτα στη μεγιστοποίηση της απόδοσης και μετά αντιμετώπιζε τις προκλήσεις της ανακύκλωσης. Αυτό οδήγησε σε μπαταρίες με πολύπλοκες δομές και επικίνδυνα υλικά, τα οποία είναι εξαιρετικά δύσκολο να διαλυθούν. Η ομάδα του MIT ακολούθησε την αντίθετη προσέγγιση. Αντί να σχεδιάσουν πρώτα μια μπαταρία υψηλής απόδοσης, ξεκίνησαν με την εξής ερώτηση: Τι θα γινόταν αν μπορούσαμε να φτιάξουμε μια μπαταρία που θα ήταν από την αρχή σχεδιασμένη για εύκολη ανακύκλωση; Η απάντησή τους βρίσκεται σε έναν νέο τύπο υλικού αυτο-συναρμολόγησης που λειτουργεί ως ηλεκτρολύτης – το μέρος της μπαταρίας που μεταφέρει τα ιόντα λιθίου μεταξύ των ηλεκτροδίων. Σε αντίθεση με τους συμβατικούς ηλεκτρολύτες, οι οποίοι είναι εύφλεκτοι και αποσυντίθενται σε τοξικά υποπροϊόντα, αυτό το νέο υλικό μπορεί να διαλυθεί γρήγορα σε ένα απλό οργανικό υγρό. Μόλις διαλυθεί, ολόκληρη η μπαταρία ουσιαστικά αποσυντίθεται, επιτρέποντας στα συστατικά της να διαχωριστούν και να ανακυκλωθούν με ευκολία.

Το νέο υλικό ηλεκτρολύτη αποτελείται από μόρια που ονομάζονται αραμίδια αμφίφιλα (AAs), τα οποία είναι χημικά παρόμοια με το Kevlar. Αυτά τα μόρια αυτο-συναρμολογούνται σε ισχυρές, νανοδομές σε σχήμα κορδέλας που παραμένουν σταθερές ενώ αγωγούν ιόντα λιθίου. Για να βελτιώσουν την αγωγιμότητα, οι ερευνητές πρόσθεσαν πολυαιθυλενογλυκόλη (PEG) στα μόρια, δημιουργώντας διαδρόμους για τη διέλευση των ιόντων μέσα στη μπαταρία. Όταν πιέζονται μεταξύ τους, οι νανο-κορδέλες σχηματίζουν έναν ανθεκτικό, στερεό ηλεκτρολύτη ικανό να αντέξει τις πιέσεις της τακτικής χρήσης της μπαταρίας. Αλλά η «μαγεία» συμβαίνει όταν η μπαταρία φτάσει στο τέλος της ζωής της. Μόλις βυθιστούν σε οργανικούς διαλύτες, οι νανο-κορδέλες αποσυναρμολογούνται μέσα σε λίγα λεπτά και ο ηλεκτρολύτης διαλύεται εντελώς. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα η μπαταρία να διαλυθεί – όπως ακριβώς το μαλλί της γριάς στο νερό – αφήνοντας τα υλικά της καθόδου και της ανόδου έτοιμα για άμεση ανακύκλωση.

Η ανακάλυψη του MIT αποτελεί μια απόδειξη της ιδέας ότι οι μπαταρίες μπορούν να σχεδιαστούν με την ανακυκλωσιμότητα ως βασική αρχή και όχι ως κάτι εκ των υστέρων.

Πηγή: https://www.innovationnewsnetwork.com/ev-battery-recycling-breakthrough-mit-develops-self-disassembling-battery-material/61221/
Φωτογραφία από Mike Bird: https://www.pexels.com/el-gr/photo/110844/