el cátodo es una maravilla de la coreografía molecular. La cantidad de energía que contiene una batería y cuánto dura depende de su red de átomos metálicos: qué tan bien puede atrapar y liberar iones de litio. Durante décadas, los ingenieros han jugado con diseños que ayudan a este movimiento. Y se han vuelto bastante buenos, si los vehículos eléctricos y los teléfonos de hoy son un barómetro. Pero el cátodo es también el lugar donde las cosas dentro de la batería suelen fallar. Esta estructura inmaculada, tan ingeniosamente arreglada, comienza a perder su integridad. Los iones se sueltan o se obstruyen. Así de simple, la duración de la batería se agota.
Pero incluso cuando la estructura falla, los átomos dentro del cátodo no han cambiado. Por eso, en teoría, debería ser posible reutilizarlos. “Un átomo de metal es un átomo de metal”, dice Alan Nelson, vicepresidente senior de materiales para baterías en Redwood Materials, una empresa que se especializa en el reciclaje. “Ese elemento no sabe si estuvo antes en una batería o si estuvo en una mina”. Esto es potencialmente algo bueno, porque muchos de esos átomos, incluidos metales como el cobalto y el níquel, son escasos y solo se encuentran en grandes volúmenes en lugares donde extraerlos implica grandes costos ecológicos y humanos. Hoy, la compañía de Nelson publicó los resultados de las pruebas en el Laboratorio Nacional de Argonne comparando materiales reciclados con materiales vírgenes. Estos sugieren que es cierto que un átomo es un átomo; el rendimiento de los dos materiales fue casi exactamente el mismo.
Redwood es una de varias compañías que intentan convertir un suministro de baterías viejas en materiales para otras nuevas. Esa es una fruta al alcance de la mano, en el sentido de que implica el uso de desechos y podría aliviar parte de la presión sobre las nuevas minas. Pero el año pasado, la compañía, que originalmente vendía sus materias primas recicladas a otros proveedores, dio el paso inusual de anunciar planes para producir sus propios materiales de cátodos y luego seleccionó un sitio fuera de Reno, Nevada, donde gastaría $3.5 mil millones en 10 años en una nueva planta. La compañía dice que planea producir suficiente material de cátodo (así como lámina de ánodo de cobre) para 100 GWh de celdas de batería para 2025, aproximadamente el equivalente a lo que CATL, el fabricante de baterías dominante en China, produjo el año pasado.
Eso es algo así como un punto de partida para la industria de las baterías de EE. UU. A pesar de una serie de anuncios de fabricación, impulsados en parte por el gasto en infraestructura y las disposiciones climáticas de la Ley de Reducción de la Inflación, la mayoría se ha centrado en los pasos más cercanos a los fabricantes de automóviles y los consumidores, como ensamblar celdas y paquetes de baterías. Mientras tanto, EE. UU. ha luchado por desarrollar industrias que se encuentran más profundas en la cadena de suministro, desde la minería que extrae minerales clave como el litio y el cobalto hasta el procesamiento extensivo que los convierte en componentes como el cátodo. La mayor parte de eso se hace en otros lugares. Según Benchmark Mineral Intelligence, un grupo que estudia la cadena de suministro de baterías, China produce actualmente el 78 por ciento de los materiales de cátodos del mundo, y esa participación está a punto de crecer hasta el 90 por ciento para 2030, a pesar de los esfuerzos en los EE. UU. para invertir en el suministro de baterías nacionales. cadenas
Una de las razones por las que las empresas chinas siguen siendo tan dominantes es que tienen un circuito cerrado de producción de baterías, dice Hans Eric Melin, fundador de Circular Energy Storage, una consultoría que rastrea el reciclaje de baterías. Tener la producción de celdas de batería en el hogar significa que es posible descomponer los materiales de desecho y volver a poner rápidamente en producción los metales valiosos. La cadena de suministro compleja que refina los metales crudos en esa estructura de cátodo cristalino perfecto también está localizada, centralizando la experiencia y reduciendo los costos de transporte.
Redwood se encuentra entre las empresas que intentan ajustar un poco más el circuito de fabricación de EE. UU. Las pruebas, que fueron realizadas por investigadores independientes en Argonne National Lab, son un paso inicial en un proceso de calificación para asegurar a los fabricantes de baterías la calidad de estos materiales de segunda mano. El proceso comienza desarmando la batería y descomponiendo sus componentes con calor y ácidos en compuestos de sulfato de metal, compuestos de elementos como cobalto, manganeso y níquel.
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