تضاد خودروهای برقی دوستدار محیط‌زیست در حجم عظیم زباله‌های الکترونیکی است که تولید می‌کنند. تا کنون، بیشتر تلاش‌های هدفمند برای بازیافت باتری‌های خودروهای برقی گران و از نظر شیمیایی سمی بوده و دوام نیافته است. با این حال، به لطف یک پیشرفت امیدبخش از موسسه فناوری ماساچوست، ممکن است این وضعیت به زودی تغییر کند.
در مقاله‌ای که در تاریخ ۲۸ اوت در نشریه Nature Chemistry منتشر شد، پژوهشگران نوع جدیدی از ماده خود‌مونتاژ را توصیف می‌کنند که به‌سادگی در حلال‌های آلی حل می‌شود. این ماده به عنوان الکترولیت در سلول باتری حالت جامد—طراحی که تولیدکنندگان عمده خودروهای برقی برای پیاده‌سازی آن در رقابتند—عملکرد نسبتاً خوبی دارد. نکته مهم این است که فرایند بازیافت این الکترولیت به شرایط شیمیایی و حرارتی سخت نیاز ندارد که بازیافت باتری‌های خودروهای برقی را دشوار می‌کند و این فرصت امیدوارکننده‌ای برای بازیافت باتری‌ها در مقیاس بزرگ فراهم می‌آورد.
«رویکرد ما این است که با مواد به‌سادگی قابل بازیافت شروع کنیم و بفهمیم چگونه می‌توان آن‌ها را با باتری سازگار کرد»، یوکیو چو، نویسنده ارشد این مطالعه و دانشمند مواد در دانشگاه استنفورد، به MIT News گفت. «طراحی باتری‌ها با اولویت قابلیت بازیافت از همان ابتدا یک رویکرد نوین است.»
چو گفت که الهام‌بخش این رویکرد «اول بازیافت» صحنه‌ای در فیلم هری پاتر بود که در آن پروفسور دامبلدور با یک اشاره دست جادویی یک خانه قدیمی را تعمیر می‌کند.
برای ایجاد چنین جادویی در باتری‌های خودروهای برقی، چو و همکارانش عملکرد هر جزء باتری را با دقت بررسی کردند. آن‌ها دریافتند پیچیده‌ترین—اما بنیادی‌ترین—بخش، الکترولیت است که یون‌های لیتیوم را بین کاتد مثبت و آند منفی جابه‌جا می‌کند. تمرکز بر الکترولیت از منظر «اول بازیافت» منطقی به نظر می‌رسید، زیرا الکترولیت‌ها بسیار قابل اشتعال‌اند و به زباله‌های سمی و دشوار برای مدیریت تبدیل می‌شوند.
برای الکترولیت «جادویی» خود، این تیم آمفی فیل‌های آرمید (AAs) را انتخاب کرد، دسته‌ای از مولکول‌ها که در آب خود‌مونتاژ می‌شوند و به‌طور شگفت‌آوری ساختار شیمیایی و پایداری کِولار را تقلید می‌کنند. سپس پلی‌اتیلن گلیکول (PEG)، که یون‌های لیتیوم را هدایت می‌کند، به یک سر هر مولکول متصل شد.
وقتی تیم این سیستم مولکولی را در معرض آب قرار داد، مشاهده کردند که به‌صورت خود‌مونتاژ به ساختار نانوریبونی تبدیل می‌شود که قادر است یون‌ها را روی سطح خود منتقل کند—یعنی یک الکترولیت کارا.
با این حال، آنچه پژوهشگران برای این ماده در آینده نزدیک تصور می‌کنند، در واقع الکترولیتی است که این ماده را در خود ادغام می‌کند، شاید در یک یا دو لایه، و نه لزوماً تمام باتری. حتی یک بخش کوچک از باتری ساخته‌شده از این ماده می‌تواند به‌سادگی فرایند بازیافت را راه‌اندازی کند.
میزان اهمیت بسیار بالاست. فروش خودروهای برقی همچنان رو به افزایش است، اما منابع لیتیوم چنین روندی ندارند. اگر صنعت خودروهای برقی به این ماده تمایل نشان دهد، می‌تواند فرصت‌های جدیدی برای بازیافت زباله‌های لیتیومی در مقیاس وسیع ایجاد کند. اما تیم باید ثابت کند که سرمایه‌گذاری در این زمینه واقعاً ارزش دارد — هر چه زودتر، بهتر.