นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Cornell พัฒนากระบวนการรีไซเคิลแบตเตอรี่ Lithium-Ion ที่ไม่ต้องบดหรือหลอมขั้วไฟฟ้า โดยใช้สารละลายเคมีไฟฟ้าฟื้นฟูขั้วไฟฟ้าในสภาพเดิม ผลที่ได้คือแบตเตอรี่รีไซเคิลที่คืนความจุได้ถึง 95% ต้นทุนต่ำกว่ากระบวนการปัจจุบัน 56% และส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมน้อยกว่า
ปัญหาของการรีไซเคิลแบตเตอรี่ในปัจจุบัน คือ ความรุนแรงของกระบวนการ อุตสาหกรรมพึ่งพาสองวิธีหลัก ได้แก่ ‘Pyrometallurgy’ ที่หลอมแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิสูงเพื่อดึง Metal Alloy ออกมา และ ‘Hydrometallurgy’ ที่บดแบตเตอรี่เป็น ‘Black Mass’ แล้วละลายด้วยกรดรุนแรงเพื่อแยกแร่ธาตุ ทั้งสองวิธีต้องสังเคราะห์และผลิตขั้วไฟฟ้าใหม่ทั้งหมด ทำให้วงจรการนำกลับมาใช้ใหม่ยาวและมีต้นทุนสูง
ประเด็นที่น่าสนใจ คือ ไม่ค่อยมีสื่อหรือภาพใหญ่ที่เสนอในเรื่องปริมาณแร่ธาตุที่มีจำกัด โดยเฉพาะในเปลือกโลก และหลงลืมไปว่าไม่สามารถผลิตได้อย่างไร้ข้อจำกัด เพราะวัตถุดิบจะขาดแคลนมากขึ้นเรื่อยๆ และแน่นอนว่าเรื่องนี้ส่งผลสำคัญอย่างยิ่งต่อประเด็นของภูมิรัฐศาสตร์ที่เกิดขึ้นในปัจจุบันอีกด้วย
‘DEER’ ซ่อมขั้วไฟฟ้าโดยไม่ต้องบดทำลาย
กระบวนการที่ทีมวิจัยพัฒนาขึ้นเรียกว่า ‘Direct Electrode-to-Electrode Regeneration’ หรือ DEER ใช้แนวคิดที่แตกต่างออกไป แทนที่จะทำลายโครงสร้าง DEER นำขั้วไฟฟ้าที่ใช้แล้วออกมาในสภาพเดิมพร้อมตัวเก็บกระแส (Current Collector) แล้วจุ่มลงในเซลล์ที่บรรจุสารละลายเคมีไฟฟ้าชนิดพิเศษ สารละลายนี้ทำหน้าที่ละลาย ‘Solid Electrolyte Interphase’ (SEI) ซึ่งเป็นชั้นฉนวนที่สะสมระหว่างขั้วบวกและขั้วลบระหว่างการใช้งาน และเป็นสาเหตุหลักที่ทำให้ความจุแบตเตอรี่ลดลงตามเวลา
ทีมวิจัยสามารถซ่อมแซมขั้วไฟฟ้าในสภาพเดิม โดยไม่ต้องบดหรือทำให้เป็นผง แล้วนำกลับไปใส่ในแบตเตอรี่ใหม่ ซึ่งการที่ชั้น SEI ถูกละลายออกไป สามารถช่วยให้แบตเตอรี่ฟื้นความจุได้ถึง 95% และลดความยาวของ Circularity Loop ลงได้อย่างมาก
การวิเคราะห์เชิงเทคโนโลยี-เศรษฐศาสตร์โดยใช้ซอฟต์แวร์ของ ReCell Center แห่ง Argonne National Laboratory แสดงให้เห็นว่า DEER ลดต้นทุนการผลิตเซลล์รีไซเคิลได้ถึง 56% เมื่อเทียบกับวิธีปัจจุบัน และยังลดมลพิษทางอากาศและการใช้น้ำได้มากกว่าทั้ง Pyrometallurgy และ Hydrometallurgy ขณะนี้ทีมวิจัยกำลังขยายผลทดสอบกับแบตเตอรี่อุตสาหกรรมขนาดใหญ่และพัฒนาวิธีแก้ปัญหาการสูญเสียลิเธียมซึ่งเป็นกลไกการเสื่อมสภาพอีกรูปแบบหนึ่ง
ศักยภาพใหม่เติมเต็มโอกาสการเป็น EV Hub ของประเทศไทย
ประเทศไทยตั้งเป้าให้ EV คิดเป็น 30% ของกำลังการผลิตยานยนต์ภายในปี 2573 พร้อมดึงผู้ผลิตจากจีนและญี่ปุ่นมาตั้งฐานผลิตใน EEC อย่างต่อเนื่อง แต่ EV ที่เริ่มขายในไทยตั้งแต่ปี 2566 เป็นต้นมาจะเข้าสู่ช่วง End-of-Life ของแบตเตอรี่ในราวปี 2574–2578 นั่นหมายความว่าไทยกำลังสะสมกองแบตเตอรี่ใช้แล้วขนาดใหญ่ที่ยังไม่มีระบบรีไซเคิลระดับอุตสาหกรรมรองรับ
เทคโนโลยีอย่าง DEER ที่ลดต้นทุนได้มากกว่าครึ่งและไม่ทำลายโครงสร้างขั้วไฟฟ้า เปิดโอกาสให้ไทยสร้างอุตสาหกรรม Battery Recycling ที่ไม่เพียงแค่จัดการของเสีย แต่กู้คืนแร่ธาตุที่สำคัญอย่างลิเธียม, โคบอลต์ และนิกเกิลกลับเข้าสู่ห่วงโซ่การผลิตได้จริง ในบริบทที่ข้อบังคับ EU Battery Regulation เริ่มบังคับใช้สัดส่วนวัสดุรีไซเคิลในแบตเตอรี่ที่จำหน่ายในยุโรป การมีโครงสร้างพื้นฐานรีไซเคิลที่แข็งแกร่งจะกลายเป็นข้อได้เปรียบที่วัดได้ ไม่ใช่แค่ภาพลักษณ์
ที่มา:
Cornell
