Lityum iyon pillerinin verimli şekilde geri dönüşümü

Lityum-iyon pillerinin verimli şekilde geri dönüşümü Worcester Polytechnic Institute okulunda bulunan araştırmacılar, lityum-iyon pillerinin verimli ve çevre dostu olacak şekilde bir geri dönüşüm yöntemi geliştirdiler. Bu yöntem, sürdürülebilir enerji teknolojileri alanında çok önemli bir gelişme olarak görülmektedir. Aynı zamanda geleneksel geri dönüşüm yöntemlerine göre daha çevreci ve yüksek performanslı olmasının yanı sıra yenilikçi bir hidrometalurjik yöntem olmasıyla da ön plana çıkmaktadır.

Günümüzde elektrikli araçlar ve enerji depolama sistemlerine olan talep gün geçtikçe artmaktadır bu sebeple, lityum-iyon pillerine olan ihtiyaç da aynı oranda artmaktadır. Bu piller 8 ila 10 yıl bir ömre sahiptirler, çalışamaz veya kullanılamaz hale geldiklerinde çok fazla hammadde atığı ve çevre kirliliği ortaya çıkmaktadır. Geleneksel yöntemler, Li/Ni/Co/Mn metalurjisi ve ekstraksiyon süreçlerini referans alan hidrometalurjik veya pirometalurjik yöntemlerle dayanmaktadır. Bu yöntemler, malzemeleri atom seviyesine kadar bozar, ortaya çıkan enerji ne kadar yoğunsa, karmaşıklaşır ve maliyet açısından verimsiz bir hal alır. Bu yüzden araştırmacılar geleneksel yöntemler dışında , daha verimli ve daha az enerji tüketimi gerektiren bir geri dönüşüm yöntemi geliştirdiler. Geleneksel olan, pirometalurjik ve hidrometalurjik vb. yöntemler düşük üretim, yüksek enerji tüketimi ve az miktarda hammadde geri kazanımı gibi dezavantajlara sahiptir. Bu yüzden araştırmacılar, düşük nikel konsantrasyonuna sahip katotlardan yüksek nikel içerikli (%83) katot malzemelerine dönüştüren yenilikçi bir hidrometalurjik yöntem geliştirdiler. Bu yöntem, hammadde (işlenmemiş) ihtiyacını büyük ölçüde azaltmaktadır. Ek olarak, Hidrometalurjik yöntemler, cevher ve konsantrelerdeki değerli minerallerin sulu ortamda uygun bir çözücü reaktif kullanılarak seçimli olarak çözeltiye alınması ve daha sonra da çeşitli arıtma ve kazanma teknikleri kullanılarak saf bileşik veya metal eldesine dayanmaktadır.

Geri dönüşümün sonucunda ortaya çıkan katot malzemeler, bakır ham maddelerden üretilmiş malzemeler aynı kristal yapıya sahip olup, aynı zamanda saflık düzeyleri arasında bir fark bulunamamıştır. Üretilen yeni katot malzeme, yapılan testler sonucunda ilk kapasite değeri (yaklaşık 201 mAh/g) neredeyse bakır ham maddelerden üretilmiş malzemeler ile aynı değeri göstermiştir. Yapılan uzun döngü testlerinde her iki malzemede 500 döngü sonucunda yaklaşık %88 oranında kapasite koruma özelliği göstermiştir. Ek olarak uzun kullanım sürelerinde her iki malzemenin üzerinde de ince mikro çatlaklar oluştuğu gözlemlenmiştir, ancak geri dönüştürülmüş katotta bu çatlakların sıklığı daha azdır. Bu da katot malzemeye mekanik dayanım açısından bir avantaj sağlıyor. Sonuç olarak geliştirilen yöntem, yapılan testler sonucunda güvenilir olduğunu kanıtlamış aynı zamanda geleneksel geri dönüşüm yöntemlerinin aksine daha karlı bir yöntem olarak karşımıza çıkmıştır.

Lityum iyon pillerinin maliyetinin %90’nı ham maddelerden geliyor, yani hammadde maliyeti baskın durumda. Araştırmacıların geliştirdiği bu geri dönüşüm yöntemi sayesinde, geleneksel yöntemlerin sağladığı düşük kar, büyük oranda artmak ile birlikte geliştirilen bu yöntem sağladığı avantajlar sayesinde sürdürülebilir enerji yöntemlerinde ön plana çıkmasını sağlıyor. Ayrıca geri dönüşüm sırasında ortaya çıkan yan ürünlerde ek gelir kaynağı sağlayarak kazancı oldukça artırıyor.

Kaynaklar

1. https://techxplore.com/news/2025-07-unveil-efficient-eco-friendly-method.html
2. Hou, J., Meng, Z., Ma, X., Wang, Z., Kim, J., Yang, Z., … & Wang, Y. (2025). Upcycling Mixed Spent Ni-Lean Cathodes into Ni-Rich Polycrystalline Cathodes. Energy Storage Materials, 104386.
3. Wu, J., Xiao, L., Liu, P., Zhu, Y., & Li, J. (2025). Direct regeneration and upcycling of cathode material from spent lithium ion batteries: Recent advances and perspectives. Separation and Purification Technology, 355, 129574.