hier chip Artikel von Tobias Stahl • 7.4.25
Akkurecycling ohne giftige Säuren
Forschende der Central South University in Changsha, China, haben eine neuartige Strategie für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Das Verfahren basiert auf einem hydrometallurgischen Prozess in einer neutralen Lösung und soll somit umweltfreundlicher und weniger gesundheitsschädlich sein als bisherige Recyclingverfahren.
Mit zunehmender Verbreitung von Lithium-Ionen-Batterien, die nicht nur in Elektroautos und elektronischen Geräten, sondern auch in großen Stromspeichern zur Netzentlastung zum Einsatz kommen, steigt auch die Zahl der ausgedienten Batterien, die ihre erwartbare Lebensdauer erreicht haben. Beim Recycling dieser Batterien können kostbare Akkurohstoffe wie Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan zwar nahezu vollständig wieder zurückgewonnen werden. Die Recyclingverfahren basieren allerdings auf Säure- oder Ammoniaklaugungsverfahren, was die Umweltbelastung erhöht und ein potenzielles Sicherheitsrisiko für die Mitarbeitenden in Recyclingunternehmen darstellt.
"Mini-Batterie" recycelt Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan in neutraler Flüssigkeit
Deutlich sicherer und umweltfreundlicher soll indes das pH-neutrale Verfahren der chinesischen Forschenden sein. Um den Ansatz zu entwickeln, musste das Forschungsteam um Lei Ming und Xing Ou von der Central South University in Changsha tief in die Trickkiste greifen, heißt es in einer Pressemitteilung. Der Grund: Die aggressiven Reagenzien, die für klassische Auslaugungsprozesse benötigt werden, sind nicht einfach zu ersetzen.
In einem ersten Schritt konstruierten die Forschenden "Mikrobatterien" im Labor. Diese helfen dabei, das verbrauchte Kathodenmaterial aus den Batterien, bei dem es sich um lithiumbeschichtetes Nickel-Kobalt-Mangan-Oxid handelt, aufzubrechen. Die NCM-Partikel werden mit einem Eisen(II)-Salz, Natriumoxalat und der Aminosäure Glycin in einer neutralen Flüssigkeit vermischt. Dies führt zur Ablagerung einer dünnen, festen Schicht aus Eisen(II)-Oxalat auf den Partikeln. Diese "Hülle" wirkt als Anode, während die NCM-Kerne als Kathode fungieren – so entsteht ein Batterieeffekt in der Flüssigkeit, der eine einfache Elektronenübertragung ermöglicht. Die Beschichtung verhindert zudem die Ablagerung unerwünschter Nebenprodukte auf den Partikeln. Der Batterieeffekt treibt eine elektrochemische Reaktion an, bei der die Eisen(II)-Ionen zu Eisen(III)-Ionen oxidieren und Sauerstoffionen aus den oxidischen NCM-Partikeln mit Wasser zu Hydroxyd-Ionen (OH-) reduziert werden. Dadurch werden die NCM-Schichten aufgebrochen und die darin enthaltenen Lithium-, Nickel-, Kobalt- und Mangan-Ionen in die Lösung freigesetzt.
Anschließend werden diese Ionen durch das Glycin in Komplexen "gefangen". Glycin puffert zugleich den pH-Wert der Lösung und hält es so in einem pH-neutralen Bereich. Innerhalb von 15 Minuten konnten die Forschenden mit der Strategie 99,99 Prozent des Lithiums, 96,8 Prozent des Nickels, 92,35 Prozent des Kobalts und 90,59 Prozent des Mangans aus den verbrauchten Kathoden auslaugen.
Bei dem Verfahren entstehen den Forschenden zufolge kaum schädliche Gase, das abfließende Glycin könne zudem als Düngemittel verwendet werden. Das Verfahren verbrauche zudem deutlich weniger Energie und koste weniger als herkömmliche Methoden. Das Forschungsteam hofft deshalb, dass die Strategie neue Wege für das großtechnische, umweltfreundlichere Recycling von Altbatterien eröffnen könnte.
Die Forschungsarbeit wurde in der internationalen Ausgabe des Fachjournals Angewandte Chemie veröffentlicht.
Daniel Mautz
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99,99 % Lithium zurückgewonnen – und das Akku-Märchen stirbt endgültig
„Aber die Akkus von E-Autos lassen sich doch gar nicht recyceln…“
– Das beliebteste, längst widerlegte Kontra-E-Auto-Argument wird mit jeder Innovation noch ein bisschen stumpfer.
Jetzt zeigen chinesische Forscher, dass man 99,99 % des Lithiums aus alten Batterien zurückgewinnen kann – mit hoher Reinheit und Effizienz.
Nicht, dass es überhaupt so relevant wäre: Moderne E-Auto-Batterien halten über eine halbe Million Kilometer – und landen danach nicht im Müll, sondern im 2nd Life. Als stationäre Speicher, in Gewerbeparks, Häusern, Netzen.
Was hier passiert, ist ein technologischer Durchbruch – und eine klare Ansage an alle, die sich noch immer an längst widerlegte Mythen klammern.
Das Problem sind nicht die Akkus. Das Problem ist, wie lange manche das Alte schönreden wollen.
Link: https://lnkd.in/eHpevdV8
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