Studiato un nuovo approccio per ottenere il riciclo diretto degli elettrodi in atmosfera aperta e a basse temperature, che restituisce materiali catodici con una capacità prossima a quella originale
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Un nuovo processo di chimica verde integrato per il riciclo diretto del catodo
Cresce la diffusione dei veicoli elettrici e con essi anche il numero di batterie che, una volta a fine vita, devono essere smaltite. O, preferibilmente riciclate, visto che l’offerta dei materiali essenziali che le compongono, continua ad essere sotto pressione. Il metodo più promettente? Il riciclo diretto degli elettrodi, processo che punta a rigenerare i materiali del catodo e dell’anodo mantenendo intatta la loro struttura cristallina originale. Nella versione progettata presso il Korea Institute of Energy Research (KIER), in Corea del Sud, è un processo rapido, costituito da un solo passaggio, senza vincoli di pressione o di temperatura.
Questa infatti è la svolta del team guidato dal dottor Jung-Je Woo: gli scienziati hanno messo a punto una tecnica che rigenera facilmente i materiali catodici esausti, portandoli a un livello di prestazioni paragonabile a quello dei materiali nuovi.
Il fine vita delle batterie EV
La ricerca risponde a una precisa necessità. La maggior parte delle batterie dei veicoli elettrici ha una durata compresa tra 10 e 15 anni e ci stiamo rapidamente avvicinando alla prima grande ondata di accumulatori al litio giunti a fine vita. Con numeri futuri pronti ad impressionare. Secondo la Global Battery Alliance, le batterie per veicoli elettrici esauste potrebbero raggiungere gli 11 milioni di tonnellate all’anno entro il 2035 a livello globale.
In un’ottica di strategia geopolitica più che di sostenibilità economica, queste ricaricabili non possono essere solamente “smaltite”: è necessario trovare un modo per recuperare e reinserire nel ciclo industriale le risorse che le compongono. In particolare grafite, litio, nichel e cobalto, risorse che rientrano ufficialmente nell’elenco comunitario delle materie prime critiche.
Cosa significa? Che si tratta di materiali di cui non esistono sostituti validi, dalla cui importazione dipende la maggior parte dei paesi consumatori e la cui offerta è dominata da uno o pochi produttori.
Il problema è che gli attuali processi di riciclaggio impiegati oggi per i RAEE (rifiuti di apparecchi elettrici ed elettronici), risultano poco convenienti per le batterie. Trattamenti “standard” come la pirometallurgia e l’idrometallurgia riescono a recuperare i metalli base (Ni, Co, Li), ma richiedono altissimi consumi energetici e producono ingenti quantitativi di acque reflue.
Il riciclo diretto delle batterie
Il riciclo diretto, invece, appare come uno dei metodi più promettenti per la conversione delle batterie agli ioni di litio; l’approccio permette di recuperare i materiali attivi del catodo senza distruggerne la struttura e, rispetto ai metodi convenzionali, richiede meno energia e costi inferiori, preservando al contempo le proprietà elettrochimiche dei materiali.
Peccato che la tecnologia sia ancora lontana dall’essere commercialmente redditizia e si trovi ancora relegata a una dimensione di laboratorio.
Il problema? La necessità di laboriosi pretrattamenti per separare il catodo dal collettore di corrente in alluminio, che implicano l’uso di solventi organici tossici.
Non solo. Questi processi non riescono a staccare del tutto il metallo, lasciando micro-contaminanti di alluminio che compromettono le prestazioni del materiale finale.
Per superare questa limitazione, il team di ricerca sudcoreano ha sviluppato un processo integrato innovativo che consente sia di staccare il catodo dal foglio di alluminio che di riutilizzare l’elettrodo, sia esso di tipo NCM 622 che LFP. Il tutto in condizioni ambientali, con un consumo energetico minimo e in un solo passaggio.
L’approccio coreano
La soluzione proposta impiega il dietilenglicole (DEG), un solvente ecocompatibile e poco costoso, combinato con un sale di litio.
Immergendo l’elettrodo da riciclare nella soluzione all’aria aperta, il solvente si ossida parzialmente formando glicolaldeide e sciogliendo il legante polimerico che tiene unito il catodo al foglio di alluminio. La reazione permette anche agli ioni di litio provenienti dal sale di entrare nella struttura cristallina dell’elettrodo, compensando le reazioni parassitarie che negli anni di utilizzo hanno consumato il litio.
Testando il loro approccio gli scienziati hanno rigenerato i materiali catodici NCM e LFP, recuperando rispettivamente il 99,1% e il 99,7% della capacità del materiale originale.
La tecnologia, scrive il Consiglio nazionale per la ricerca scientifica e tecnologica, è stata applicata al materiale catodico degradato di una batteria per veicoli elettrici da 50 Ah, utilizzando il recupero per realizzare una piccola cella a sacchetto. “La capacità di scarica è aumentata da 30,6 mAh a 34,6 mAh, dimostrando il potenziale della tecnologia per la rigenerazione dei materiali catodici recuperati da batterie per veicoli elettrici reali”.
Lo studio “Efficient Direct Recycling of Spent Batteries: Integrated Lithiation and Delamination”,” è stato pubblicato su Advanced Science (2026). DOI: 10.1002/advs.75879
