Científicos convierten baterías LFP antiguas en celdas LMFP de mayor capacidad

Investigadores de la Universidad de California en San Diego han desarrollado un método de reciclaje que no solo restaura baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) antiguas, sino que las actualiza en celdas de fosfato de litio-manganeso-hierro (LMFP). Los cátodos LMFP almacenan más energía manteniendo las cualidades confiables del LFP: seguridad, larga vida útil y coste relativamente bajo.

El reciclaje tradicional de baterías suele implicar descomponer las celdas en materias primas y luego rehacer los cátodos desde cero. El equipo de UC San Diego toma un camino diferente: modifican químicamente el cátodo LFP existente añadiendo litio, manganeso y fosfato, transformándolo en LMFP sin desmontarlo por completo.

El mayor desafío fue incorporar de manera uniforme el manganeso en la estructura cristalina del cátodo. Los investigadores primero sintetizan un compuesto intermedio de fosfato de litio y manganeso (LMP) y luego lo convierten en un cátodo LMFP homogéneo. Para aumentar la conductividad y la durabilidad, las partículas se recubren con una fina capa de carbono, lo que ayuda a que la batería soporte muchos ciclos de carga y descarga.

Este enfoque de reciclaje evita la fusión intensiva en energía y los procesos hidrometalúrgicos agresivos, reduciendo de manera significativa el consumo energético y la generación de residuos. Eso es especialmente importante para las baterías LFP, que usan materiales más baratos y abundantes que las alternativas ricas en níquel y cobalto. Dado que el reciclaje de LFP a menudo resulta económicamente difícil, encontrar un método de reutilización rentable para los millones de cátodos LFP que alimentan a Tesla, BYD y otros modelos de vehículos eléctricos asequibles ha sido un objetivo de larga data en la industria.

La química de las baterías LMFP aumenta la densidad energética y la seguridad

El interés por la química LMFP ha aumentado recientemente entre fabricantes de baterías como CATL y Gotion, que la ven como un punto intermedio entre el LFP y los cátodos ricos en níquel más caros. LMFP puede aumentar la densidad energética entre un 10 % y un 20 % respecto al LFP sin necesitar cobalto ni níquel. Si el proceso de la UC San Diego se escala más allá del laboratorio, podría ofrecer a los fabricantes una ventaja inusual: convertir baterías al final de su vida útil en celdas de próxima generación para vehículos eléctricos de mercado masivo.

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Las pruebas muestran mayor densidad energética en cátodos LMFP reciclados

El equipo probó la conversión química en baterías LFP de varias marcas, confirmando una mayor densidad energética en los cátodos LMFP resultantes. Estos materiales mejorados funcionaron bien no solo en pequeñas celdas de laboratorio sino también en formatos más grandes, más cercanos al tamaño real de las baterías de vehículos eléctricos. Los siguientes obstáculos son aumentar la producción y controlar los costes: factores que decidirán si este método llega alguna vez a fábricas comerciales.

Impacto potencial del reciclaje LMFP en la sostenibilidad de los vehículos eléctricos

Con los vehículos eléctricos impulsando una demanda creciente de materiales para baterías, innovaciones como esta ofrecen nuevas opciones para mejorar la sostenibilidad y el rendimiento sin depender de metales caros y escasos. Habrá que observar cómo esta vía de actualización química compite con otros avances en reciclaje y tecnología de baterías a medida que los fabricantes de automóviles buscan trenes motrices más verdes y asequibles en todo el mundo.