Akku-Recycling: Neue Methode noch effektiver
Verfahren der University of Illinois löst Elektroden aus Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid
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Forscher Xiao Su im elektrochemischen Labor (Foto: Fred Zwicky, illinois.edu) |
Urbana-Champaign (pte032/17.11.2021/13:30)
Die Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien nimmt mit der Zeit ab. Schließlich ist es so weit: Sie reichen etwa in Autos nur noch für wenige Kilometer. Dann müssen sie ausgetauscht werden. Die alten Akkus werden mit hohem Aufwand recycelt, um die wertvollen Materialien zurückzugewinnen, die in ihnen stecken wie Kobalt, Nickel, Mangan und Lithium. Vor allem Kobalt und Nickel machen Schwierigkeiten. Ein Team um Xiao Su, Professor für Chemische und Biomolekulartechnik an der University of Illinois in Urbana-Champaign, hat das Problem jetzt elegant gelöst. Das Verfahren ähnelt stark dem Galvanisieren. Dabei werden Metallionen, die sich in einer Flüssigkeit befinden, durch elektrischen Strom zu einem Bauteil, etwa einer Zierleiste fürs Auto geleitet. Sie setzen sich dort ab und bilden einen gleichmäßigen Überzug etwa aus Chrom.
[b]Elektroden werden aufgelöst[/b]
Su und sein Team lösen die Elektroden aus Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid teilweise auf, sodass die Nickel- und Kobalt-Ionen, also elektrisch geladene Atome, frei herumschwimmen. Zwischen eingetauchten Elektroden wird eine elektrische Spannung aufgebaut, die Nickel- und Kobalt-Ionen selektiv anziehen. Zum Schluss werden Elektrode und Metalle voneinander getrennt. Die Reinheit des Endprodukts beträgt bei Nickel 94,1 Prozent, bei Kobalt sogar 96,4 Prozent. Das reicht, um diese chemischen Elemente erneut für die Batterieproduktion zu nutzen.
[b]Heutige Technik ist energieintensiv und umweltschädlich[/b]
„Es gibt eine Vielzahl von Methoden zur Rückgewinnung von Kobalt und Nickel aus Batterieelektroden, aber sie haben Nachteile", sagt Su. „Die meisten benötigen energieintensive Hochtemperaturprozesse oder starke Lösungsmittel, die Herausforderungen bei der Entsorgung darstellen." Die Industrie verlange jedoch nach Methoden, die keine zusätzlichen Probleme wie hohen Energieverbrauch oder Giftmüll verursachten.
[b]Das neue Verfahren ist konkurrenzfähig[/b]
Der Prozess müsse noch weiter optimiert werden, meint Su. „Doch wir haben gezeigt, dass eine elektrochemische Rückgewinnung von Kobalt und Nickel bei niedrigen Temperaturen möglich ist." Eine wirtschaftliche Analyse zeigt, dass das neue Verfahren mit den aktuellen Li-Batterie-Recyclingmethoden konkurrenzfähig ist, wenn man Materialkosten und Energieverbrauch berücksichtigt.
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