Baterias de íon de lítio (LIBs), que armazenam energia aproveitando a redução reversível de íons de lítio, alimentam a maioria dos dispositivos e eletrônicos no mercado atualmente. Devido à sua ampla gama de temperaturas de funcionamento, longa vida útil, tamanho reduzido, tempos de carregamento rápidos e compatibilidade com os processos de fabrico existentes, estas baterias recarregáveis podem contribuir grandemente para a indústria eletrónica, ao mesmo tempo que apoiam os esforços contínuos em direção à neutralidade carbónica.

A reciclagem acessível e ecológica de LIBs usados é um objetivo há muito procurado no setor energético, pois melhoraria a sustentabilidade destas baterias. Os métodos existentes, no entanto, são muitas vezes ineficazes, caros ou prejudiciais ao meio ambiente.

Além disso, os LIBs dependem fortemente de materiais que estão a tornar-se menos abundantes na Terra, como o cobalto e o lítio. Abordagens que permitam a extração fiável e económica destes materiais a partir de baterias gastas reduziriam drasticamente a necessidade de obter estes materiais noutro local, ajudando assim a satisfazer a crescente procura de LIB.

Pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências desenvolveram recentemente uma nova abordagem baseada na chamada eletrocatálise de contato, que poderia permitir a reciclagem de células LIB gastas. Seu método, introduzido na Nature Energy, aproveita a transferência de elétrons que ocorre durante a eletrificação de contato líquido-sólido para gerar radicais livres que iniciam as reações químicas desejadas.

“Com a tendência global para a neutralidade carbónica, a procura de LIBs está a aumentar continuamente”, escreveram Huifan Li, Andy Berbille e os seus colegas no seu artigo. "No entanto, os métodos atuais de reciclagem para LIBs gastos precisam de melhorias urgentes em termos de ecologia, custo e eficiência. Propomos um método mecanocatalítico, denominado eletrocatálise de contato, utilizando radicais gerados pela eletrificação de contato para promover a lixiviação de metal sob a onda ultrassônica também usamos SiO2 como catalisador reciclável no processo."

Como parte de seu estudo recente, Li, Berbille e seus colegas começaram a explorar a possibilidade de que a eletrocatálise de contato pudesse substituir os agentes químicos normalmente usados para reciclar LIBs. Para fazer isso, eles usaram a técnica para provocar contato contínuo sólido-líquido e separação por meio de bolhas de cavitação, sob ondas de ultrassom.

Isto permitiu a geração constante de oxigênio reativo através da eletrificação dos contatos. Avaliaram então a eficácia desta estratégia para reciclar lítio e cobalto em LIBs desgastados.

"Para baterias de óxido de cobalto (III) de lítio, a eficiência de lixiviação atingiu 100% para o lítio e 92,19% para o cobalto a 90°C em seis horas", escreveram Li, Berbille e seus colegas em seu artigo. "Para ternário baterias de lítio, as eficiências de lixiviação de lítio, níquel, manganês e cobalto atingiram 94,56%, 96,62%, 96,54% e 98,39% a 70°C, respectivamente, em seis horas."

Nos testes iniciais, a abordagem proposta por esta equipa de investigadores alcançou resultados altamente promissores, destacando o seu potencial para apoiar a reciclagem de baixo custo, sustentável e em grande escala dos materiais caros e muito procurados dentro dos LIBs. Estudos futuros poderão ajudar a aperfeiçoar este método, ao mesmo tempo que avaliam melhor as suas vantagens e limitações, abrindo potencialmente o caminho para a sua implantação em ambientes do mundo real.

“Prevemos que este método pode fornecer uma abordagem ecológica, de alta eficiência e econômica para a reciclagem de LIB, atendendo à demanda exponencialmente crescente por produções de LIB”, escreveram os pesquisadores em seu artigo.