Akkus hocheffizient mit Ultraschall recycelbar
Naturprodukte Essig- und Zitronensäure machen Prozess gründlicher und umweltverträglicher
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Xiong Xiao mit einer für das Recycling zerkleinerten Batterie (Foto: kth.se/en) |
Stockholm (pte011/20.10.2021/10:30)
Mit einer neuen Technologie lassen sich Lithium-Ionen-Batterien, die nicht mehr funktionieren, schneller, gründlicher und umweltverträglicher recyceln als mit den heute genutzten Verfahren. Xiong Xiao, Postdoc am Institut für Polymere Materialien an der Königlichen Technischen Hochschule https://www.kth.se/en (KTH) in Stockholm nutzt die Naturprodukte Essig- und Zitronensäure, um die wertvollen Metalle aus den Batterien gewissermaßen auszuwaschen. Unterstützt wird das Verfahren durch Ultraschall mit einer Frequenz von 40 Kilohertz.
[b]Natürliche Säuren statt Schwefelsäure[/b]
„Wir schaffen es, Metallionen in der Hälfte der Zeit zurückzugewinnen, die heute für das Recycling angesetzt wird", sagt Xiao. „Außerdem ist unser Verfahren gründlicher, das heißt, wir gewinnen mehr Metall zurück als üblich." Die natürlichen Säuren ersetzen die in anderen Recyclingverfahren unumgängliche Schwefelsäure.
Das Team um Xiao hat mit den gebräuchlichsten Lithium-Ionen-Batterien der Welt gearbeitet - wie sie in Tesla-Autos und iPhones zu finden sind. Sie nennen sich NMC-Batterien und enthalten neben Lithium Nickel, Mangan und Kobalt. Mit mehr als 99 Prozent lag die Rückgewinnung von Kobalt und Nickel am höchsten. Bei Lithium und Mangan waren es 94 bis 96 Prozent.
[b]Ultraschall mobilisiert die Metallionen[/b]
Zum Recyceln werden die Akkus in ein Bad aus natürlichen Säuren gelegt. In diese Flüssigkeit werden die Ultraschallwellen eingekoppelt. Diese Wellen erzeugen Mikroblasen, die kollabieren, lokale Temperaturen von fast 5000 Grad Celsius und produzieren zusätzlich hochreaktive freie Radikale. Das mobilisiert die wertvollen Metalle, sodass sie mit relativ milden Säuren ausgewaschen werden können.
[b]Künftig soll es noch schneller gehen[/b]
„Ein Eckpfeiler eines zukünftigen nachhaltigen Batteriemarktes wird das ressourceneffiziente Metallrecycling sein, das eine kontinuierliche Versorgung mit Rohstoffen ermöglicht", sagt Xiao. Das werde sich nicht nur auf den Batteriemarkt für Autos auswirken, sondern auf unzählige Systeme, die auf eine umweltverträgliche Energiespeicherung angewiesen sind - vom Mobiltelefon bis zum Stromnetz.
Xiaos Doktorvater Richard Olsson, Dozent am Institut für Polymere Materialien, sagt, der nächste Schritt bestehe darin, den Ultraschall noch weiter zu optimieren, zum Beispiel mit verschiedenen Intensitäts- und Frequenzstufen, um eine noch schnellere Extraktion der wertvollen Batteriemetalle zu erreichen.
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