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pte20211020011 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Akkus hocheffizient mit Ultraschall recycelbar

Naturprodukte Essig- und Zitronensäure machen Prozess gründlicher und umweltverträglicher


Xiong Xiao mit einer für das Recycling zerkleinerten Batterie (Foto: kth.se/en)
Xiong Xiao mit einer für das Recycling zerkleinerten Batterie (Foto: kth.se/en)

Stockholm (pte011/20.10.2021/10:30) - Mit einer neuen Technologie von Forschern der Königlichen Technischen Hochschule (KTH) http://kth.se/en lassen sich Lithium-Ionen-Batterien, die nicht mehr funktionieren, schneller, gründlicher und umweltverträglicher recyceln. Xiong Xiao, KTH-Postdoc am Institut für Polymere Materialien und sein Team nutzen hierfür die Naturprodukte Essig- und Zitronensäure, um die wertvollen Metalle aus den Batterien "auszuwaschen". Unterstützt wird das Verfahren durch Ultraschall mit einer Frequenz von 40 Kilohertz.

Natur- statt Schwefelsäure

"Wir schaffen es, Metallionen in der Hälfte der Zeit zurückzugewinnen, die heute für das Recycling angesetzt wird. Außerdem ist unser Verfahren gründlicher. Das heißt, wir gewinnen mehr Metall zurück als üblich", sagt Xiao. Die natürlichen Säuren ersetzen die in anderen Recycling-Verfahren unumgängliche Schwefelsäure.

Das Team um Xiao hat mit den gebräuchlichsten Lithium-Ionen-Batterien gearbeitet - wie sie in Tesla-Autos und iPhones zu finden sind. Sie nennen sich NMC-Batterien und enthalten neben Lithium auch Nickel, Mangan und Kobalt. Mit mehr als 99 Prozent lag die Rückgewinnung von Kobalt und Nickel am höchsten. Bei Lithium und Mangan waren es dank des neuen Verfahrens 94 bis 96 Prozent.

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 5.000 Grad Celsius und produzieren zusätzlich hochreaktive freie Radikale. Das mobilisiert die wertvollen Metalle, sodass sie sich mit relativ milden Säuren "auswaschen" lassen.

Noch schnelleres Verfahren

"Ein Eckpfeiler eines zukünftigen nachhaltigen Batteriemarktes wird das ressourceneffiziente Metall-Recycling sein, das eine kontinuierliche Versorgung mit Rohstoffen ermöglicht", so 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.

Für Xiaos Doktorvater Richard Olsson, Dozent am Institut für Polymere Materialien, besteht der nächste Schritt in der Optimierung des Ultraschalls, zum Beispiel mit verschiedenen Intensitäts- und Frequenzstufen, um eine noch schnellere Extraktion der wertvollen Batteriemetalle zu erreichen.

(Ende)
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