Si bien los vehículos eléctricos a menudo se consideran ecológicos, es notorio que las baterías de litio de las que dependen requieren muchos recursos para fabricar y reciclar. Sin embargo, investigadores de la Universidad de Cornell afirman haber desarrollado una forma barata y energéticamente eficiente de reciclar baterías de iones de litio gastadas.
El proceso de reciclaje típico implica descomponer las baterías de litio utilizando calor extremo y productos químicos agresivos para extraer materias primas valiosas. Los métodos de reciclaje tradicionales destruyen todo, incluido el costoso sistema de gestión de baterías, para recuperar materias primas, como litio, cobalto, manganeso, níquel, cobre y aluminio, mediante procesos que consumen mucha energía, como la pirometalurgia y la hidrometalurgia. Esto es un desperdicio porque las baterías de litio generalmente se consideran al final de su vida útil cuando alcanzan aproximadamente el 70-80% de su capacidad como nuevas. Incluso en este estado, los componentes clave, como los electrodos, todavía se pueden recuperar a pesar de acumular suciedad química durante toda la vida de los ciclos de recarga/descarga.
Los investigadores han desarrollado una novedosa técnica de reciclaje para revertir este proceso químicamente, sin destruir todas las celdas de la batería. Investigadores de la Universidad de Cornell denominaron a este proceso Regeneración Directa de Electrodo a Electrodo (DEER) en un artículo de investigación publicado en Energy and Environmental Science. El proceso elimina químicamente la capa de interfase de electrolito sólido (SEI) que se ha acumulado en los electrodos de las baterías de iones de litio al final de su vida útil, devolviéndolas al 95% de su capacidad original.
Las baterías regeneradas se degradan más lentamente que antes
Mientras que el reciclaje tradicional de baterías de litio implica pulverizar baterías enteras hasta convertirlas en una “masa negra” para extraer materias primas, la novedosa técnica DEER se centra en reacondicionar los electrodos de las baterías. Una vez desmontadas las baterías, los electrodos se sumergen en un baño electroquímico que contiene 1,3-dimetil-2-imidazolidinona (DMI), que los rejuvenece eliminando la gruesa capa de SEI que impide el paso de los electrones y, por tanto, la capacidad de la batería para suministrar energía.
Este proceso no sólo invierte el crecimiento de la interfase, sino que también deja una fina capa de fluoruro de litio que ralentiza el crecimiento de SEI en ciclos posteriores. Los investigadores también encontraron que la degeneración de la batería se redujo del 0,072% por ciclo para las baterías degradadas sin tratar a solo el 0,042% por ciclo para las baterías regeneradas mediante DEER, y las baterías renovadas tardaron 800 ciclos antes de que aumentara la tasa de degradación. DEER también es repetible, con un segundo ciclo de regeneración que devuelve una batería previamente renovada al 90% de su capacidad original.
Los electrodos renovados ahora están listos para ser reutilizados en nuevos paquetes de baterías, transformando el reciclaje de baterías de un problema de extracción de recursos a uno de reacondicionamiento. Esto acorta significativamente el tiempo, el esfuerzo y la energía necesarios para mantener el ciclo de circularidad. DEER, por supuesto, no es la única innovación en el reciclaje de baterías que los científicos han propuesto: en 2025, un equipo del Instituto Politécnico de Worcester mostró un proceso de reciclaje hidrometalúrgico que recupera el 99% de litio puro de las baterías de vehículos eléctricos.
La tecnología se muestra prometedora para el reciclaje de baterías de vehículos eléctricos
A pesar de sus resultados prometedores, este novedoso enfoque de reciclaje de DEER no reemplaza totalmente las técnicas de reciclaje de baterías de iones de litio existentes. Esto se debe a que DEER solo es útil para baterías aún operativas que han perdido capacidad debido a la acumulación de SEI. Las baterías que hayan perdido capacidad o hayan fallado debido a pérdida de litio, agrietamiento de partículas, daños estructurales y fallas mecánicas requerirán métodos de reciclaje tradicionales. Como tal, la técnica DEER parece limitada al reciclaje de baterías de vehículos eléctricos, donde las baterías entre un 70 y un 80 % ya se consideran al final de su vida útil.
Sin embargo, incluso la aplicación de vehículos eléctricos tiene sus desafíos. Los intentos de los investigadores de simplificar el proceso inyectando el electrolito DMI directamente en una celda para regenerar los electrodos sin desmontarlos produjeron malos resultados. Por lo tanto, DEER requerirá la extracción, procesamiento y lavado de los electrodos gastados de la batería. Si bien el complejo proceso funciona bien en condiciones de laboratorio, no será fácil replicarlo de manera confiable a gran escala.
Dicho esto, los investigadores estiman que las células recicladas con DEER costarán 15,25 dólares por kg en comparación con 26,31 dólares por kg de los métodos tradicionales de reciclaje pirometalúrgico e hidrometalúrgico. Ese costo se puede reducir aún más, ya que sus cálculos no incluyeron el reciclaje de la costosa solución DMI, que representa aproximadamente el 63% de los costos de reciclaje de DEER. Por lo tanto, la recuperación de DMI reducirá los costos a medida que la tecnología madure en el laboratorio. Si bien la aplicación de DEER parece un nicho, la adopción generalizada de vehículos eléctricos podría hacerla factible en el mundo real, especialmente en países como China, donde el reciclaje de baterías de vehículos eléctricos plantea serios desafíos.
