12. April 2023
Ein am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickeltes Recyclingverfahren, das mechanische Prozesse und chemische Reaktionen verbindet, ermöglicht aus Batterieabfällen bis zu 70% des Lithiums zurückzugewinnen. Das bringt eine höhere Ausbeute bei niedrigerem Aufwand sowie mehr Nachhaltigkeit.
Lithium-Ionen-Batterien durchdringen unseren Alltag: Sie versorgen nicht nur Notebooks und Smartphones, Spielzeug, Fernsteuerungen und andere kleine Geräte 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 hinterlassen schädliche Nebenprodukte.
Mit dem neuen Verfahren der Mechanochemie, die mechanische Prozesse nutzen, um chemische Reaktionen herbeizuführen, wird eine Rückgewinnungsrate von bis zu 70% für das Lithium erreicht. Dabei bedarf es keiner korrosiver Chemikalien, hoher Temperaturen oder einer vorherigen Sortierung der Materialien. Das Verfahren eignet sich zur Rückgewinnung von Lithium aus Kathodenmaterialien unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und damit für viele verschiedene marktübliche Lithium-Ionen-Batterien. Es erlaubt ein kostengünstiges, energieeffizientes und umweltverträgliches Recycling.
Die Forschenden 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. 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 -druck abläuft, ist das Verfahren besonders energieeffizient. Ein weiterer Vorteil liegt im einfachen Ablauf, was den Einsatz im industriellen Massstab erleichtern wird. Denn schon in naher Zukunft werden grosse Mengen von Batterien zum Recycling anfallen.