लिथियम-आयन बैटरियां रोजमर्रा की जिंदगी का अभिन्न अंग बन गई हैं।प्रयुक्त बैटरियों की संख्या तदनुसार अधिक है।इनमें ग्रेफाइट जैसे महत्वपूर्ण कच्चे माल की काफी मात्रा होती है।समान प्रदर्शन के साथ नई बैटरियों में पुन: उपयोग के लिए इस खनिज का पुनर्चक्रण एक महत्वपूर्ण लक्ष्य है।

हेल्महोल्ट्ज़-ज़ेंट्रम ड्रेसडेन-रॉसेंडॉर्फ (HZDR) में हेल्महोल्ट्ज़ इंस्टीट्यूट उल्म और हेल्महोल्ट्ज़ इंस्टीट्यूट फ़्रीबर्ग फ़ॉर रिसोर्स टेक्नोलॉजी (HIF) के शोधकर्ताओं ने अब एक सफल प्रदर्शन किया हैग्रेफाइटरीसाइक्लिंग तकनीक.परीक्षणों में, शुद्ध किए गए ग्रेफाइट ने प्राचीन वाणिज्यिक एनोड-ग्रेड ग्रेफाइट की तुलना में उत्कृष्ट क्षमता प्रतिधारण दिखाया।

लिथियम-आयन बैटरी (LIB) हमारे लगभग सभी विद्युत उपकरणों में शामिल हैं और ई-मोबिलिटी के लिए एक महत्वपूर्ण ऊर्जा आपूर्तिकर्ता हैं।हालाँकि, विभिन्न उम्र बढ़ने की प्रक्रियाएँ इसके उपयोग की अवधि के दौरान बैटरी के प्रदर्शन को कम कर देती हैं।

एलआईबी में कई महत्वपूर्ण कच्चे माल होते हैं।लिथियम के अलावा, जो उन्हें अपना नाम देता है, उनमें तांबा, निकल, कोबाल्ट, एल्यूमीनियम और ग्रेफाइट जैसी धातुएं होती हैं।उत्तरार्द्ध एनोड सामग्री को संदर्भित करता है, जो बैटरी के वजन का लगभग 15%-25% होता है।ग्रेफाइट जितना शुद्ध होगा, यह तंत्र उतना ही बेहतर काम करेगा।

सिंथेटिक ग्रेफाइट, यानी, ऊर्जा-गहन कोक-आधारित प्रक्रिया का उपयोग करके उत्पादित ग्रेफाइट, अपने अनुकूलित और अनुकूलनीय गुणों के कारण इस कार्य को विशेष रूप से अच्छी तरह से पूरा करता है।हालाँकि, प्राकृतिक (यानी, अयस्कों से खनन) और सिंथेटिक एनोड ग्रेफाइट दोनों बड़े पैमाने पर चीन से आते हैं और एक महत्वपूर्ण पर्यावरणीय पदचिह्न रखते हैं।

इसलिए कच्चे माल को पुनः प्राप्त करने और साथ ही चीन पर निर्भरता को कम करने के लिए पुनर्चक्रण आवश्यक है।वर्तमान में, यूरोप में हर साल लगभग 100,000 टन प्रयुक्त बैटरियों का पुनर्चक्रण किया जाता है।

ग्रेफाइट का शुद्धिकरण और पुन: उपयोग

ख़त्म हो चुकी बैटरियों से ग्रेफ़ाइट को पुनः प्राप्त करने के लिए, उन्हें पहले टुकड़े-टुकड़े कर दिया जाता है, जिससे पीछे जो कुछ बचा रह जाता है उसे काला द्रव्यमान कहा जाता है।झाग प्लवन का उपयोग करके इस महीन पाउडर से ग्रेफाइट निकाला जाता है।यह प्रक्रिया चयनात्मक हाइड्रोफोबाइजेशन, यानी खनिजों के जल-विकर्षक गुण और इन कणों के गैस के बुलबुले से जुड़ाव पर आधारित है, जो बाद में झाग के माध्यम से पुनर्प्राप्त हो जाते हैं।

परिणामी सांद्रण को अक्सर हाइड्रोफ्लोरिक एसिड जैसे अकार्बनिक एसिड से शुद्ध किया जाता है, जो पर्यावरणीय क्षति का कारण भी बन सकता है।इस मामले में, ऑस्ट्रेलियाई कंपनी इकोग्राफ ने पर्यावरण के अनुकूल प्रक्रिया का उपयोग करके ग्रेफाइट कणों को साफ किया, जिसमें अत्यधिक जहरीले हाइड्रोफ्लोरिक एसिड की आवश्यकता नहीं होती है।

उल्म और फ्रीबर्ग में हेल्महोल्त्ज़ संस्थानों के शोधकर्ताओं ने शुद्धता और एनोड सामग्री के रूप में पुन: उपयोग के संबंध में ग्रेफाइट कणों की जांच की।"हमारे द्वारा किए गए परीक्षणों से हम साबित कर सकते हैं कि छोड़े गए एलआईबी से बरामद ग्रेफाइट का इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन नए एनोड ग्रेफाइट से मेल खाता है। इसकी तुलना में संरचना और आकारिकी में मामूली बदलाव हुआ है।

अध्ययन के समय एचआईएफ के वैज्ञानिक डॉ. अन्ना वेंडरब्रुगेन कहते हैं, "सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि पुनर्चक्रित ग्रेफाइट में पुनर्चक्रण प्रक्रिया से मामूली अशुद्धियों के बावजूद 350 एमएएच/जी से अधिक की उल्लेखनीय प्रतिवर्ती विशिष्ट क्षमता होती है।"

पुनर्नवीनीकरण ग्रेफाइट से बनी नई इकट्ठी बैटरी कोशिकाओं के साथ परीक्षण उत्कृष्ट चक्र स्थिरता दिखाते हैं।परीक्षण सेल को 80% क्षमता प्रतिधारण के साथ 1,000 चार्जिंग और डिस्चार्जिंग चक्रों के अधीन किया गया था।यह शुद्ध सामग्री से बने संदर्भ पूर्ण-कोशिकाओं के प्रदर्शन के बराबर है।

सर्कुलर इकोनॉमी के लिए महत्वपूर्ण कदम

परिणाम यूरोपीय बैटरी विनियमन की आवश्यकताओं को पूरा करने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम हैं, जिसे पिछले साल ही संशोधित किया गया था।यह 2030 तक न्यूनतम रीसाइक्लिंग दक्षता को 50% से बढ़ाकर 70% करने का प्रावधान करता है।

चूंकि ग्रेफाइट एलआईबी के कुल द्रव्यमान का 25% तक है और निकट से मध्यम भविष्य में एलआईबी का एक आवश्यक घटक बना रहेगा, यह रीसाइक्लिंग प्रक्रिया यूरोपीय ग्रीन डील की आवश्यकताओं के साथ संरेखित करने में महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करती है और सबसे ऊपर,एक चक्रीय अर्थव्यवस्था की ओर आगे बढ़ने में।