Batterierecycling: 70 Prozent des Lithiums zurückgewonnen, Karlsruher Institut für Technologie

Batterierecycling: 70 Prozent des Lithiums zurückgewonnen, #Karlsruher #Institut für #Technologie

Karlsruhe, 28. März 2023

Aus Batterieabfällen bis zu 70 Prozent des #Lithiums zurückgewinnen, ohne dass korrosive Chemikalien, hohe Temperaturen oder eine vorherige Sortierung der Materialien erforderlich sind: Dies ermöglicht ein am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickeltes #Recyclingverfahren, das mechanische Prozesse und chemische Reaktionen verbindet. Die Methode erlaubt ein kostengünstiges, energieeffizientes und umweltverträgliches Recycling unterschiedlichster #Lithium #Ionen #Batterien. Die Forschenden berichten in der Zeitschrift Nature Communications Chemistry (DOI 10.1038/s42004-023-00844-2).

Lithium Ionen Batterien durchdringen unseren Alltag: Sie versorgen nicht nur #Notebooks und #Smartphones, Spielzeug, Fernsteuerungen und andere kleine Geräte kabellos mit Strom, sondern fungieren auch als wichtigster Energiespeicher für die rasch wachsende #Elektromobilität. Der zunehmende Einsatz dieser Batterien verlangt ökonomisch und ökologisch nachhaltige Methoden zum Recycling. Heute werden aus Batterieabfällen vor allem Nickel und Kobalt, Kupfer und Aluminium sowie Stahl zurückgewonnen und wiederverwertet. Die Rückgewinnung von Lithium ist derzeit noch teuer und wenig ertragreich. Die verfügbaren, meist metallurgischen Verfahren verbrauchen viel Energie und/oder hinterlassen schädliche Nebenprodukte. Demgegenüber versprechen Ansätze der Mechanochemie, die mechanische Prozesse nutzen, um chemische Reaktionen herbeizuführen, eine höhere Ausbeute bei niedrigerem Aufwand sowie mehr #Nachhaltigkeit.

Geeignet für unterschiedliche Kathodenmaterialien

Ein solches Verfahren hat nun das Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS) des KIT zusammen mit dem vom KIT in Kooperation mit der #Universität Ulm gegründeten #Helmholtz #Institut Ulm für Elektrochemische Energiespeicherung (HIU) und der Energie Baden Württemberg (ENBW) AG entwickelt. In der Zeitschrift Nature Communications Chemistry stellen die Forschenden ihre Methode vor. Sie erreichen damit eine Rückgewinnungsrate von bis zu 70 Prozent für das Lithium, ohne dass es korrosiver Chemikalien, hoher Temperaturen oder einer vorherigen Sortierung der Materialien bedarf. »Das Verfahren eignet sich zur Rückgewinnung von Lithium aus Kathodenmaterialien unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und damit für viele verschiedene marktübliche Lithium Ionen Batterien«, erklärt Dr. Oleksandr Dolotko vom IAM ESS des KIT und vom HIU, Hauptautor der Publikation. »Es erlaubt ein kostengünstiges, energieeffizientes und umweltverträgliches Recycling.«

Reaktion läuft bei Zimmertemperatur ab

Die Forscher verwenden für ihr Verfahren #Aluminium als Reduktionsmittel in der mechanochemischen Reaktion. Da Aluminium bereits in der Kathode enthalten ist, kommt das Verfahren ohne zusätzlich zugeführte Stoffe aus. So funktioniert es: Die Batterieabfälle werden zunächst zermahlen. Dann werden sie in einer Reaktion mit Aluminium eingesetzt, um metallische Verbundwerkstoffe mit wasserlöslichen Lithiumverbindungen zu erzeugen. Das Lithium wird daraufhin zurückgewonnen, indem die wasserlöslichen Verbindungen in Wasser aufgelöst und anschließend erhitzt werden, um das Wasser #durch Verdampfen zu entfernen. Da die mechanochemische Reaktion bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck abläuft, ist das Verfahren besonders energieeffizient. Ein weiterer Vorteil liegt im einfachen Ablauf, was den Einsatz im industriellen Maßstab erleichtern wird. Denn schon in näherer Zukunft werden große Mengen von #Batterien zum Recycling anfallen.