Durchbruch in der Recyclingtechnologie für Lithium-Ionen-Batterien

Eine aktuelle Studie, die am 29. Juli in der Zeitschrift veröffentlicht wurdeFortschrittliche Funktionsmaterialienbeschreibt eine schnelle, effiziente und umweltfreundliche Methode zur selektiven Lithiumrückgewinnung mittels Mikrowellenstrahlung und eines leicht biologisch abbaubaren Lösungsmittels. Forscher der Rice University in den USA haben dieses innovative Verfahren entwickelt, mit dem bis zu 50 % des Lithiums aus den Kathoden verbrauchter Lithium-Ionen-Batterien (LIB) in nur 30 Sekunden zurückgewonnen werden können. Damit wird ein erheblicher Engpass in der LIB-Recyclingtechnologie behoben.

Derzeit steigt die Nachfrage nach Lithium, einem silberweißen Metall, rasant an und übersteigt das Angebot.

Herkömmliche Methoden zur Rückgewinnung von Lithium aus Altbatterien sind umweltschädlich und höchst ineffizient. Die größten Herausforderungen sind Lithiumverunreinigungen und -verluste während des Rückgewinnungsprozesses sowie ein hoher Energieverbrauch. Da Lithium typischerweise nach anderen Metallen gewonnen wird, suchen Forscher nach Methoden, die speziell auf die Lithiumrückgewinnung abzielen.

In dieser Studie verwendeten die Forscher eine Mischung aus Cholinchlorid und Ethylenglykol als tief eutektisches Lösungsmittel (DES). Sie hatten zuvor entdeckt, dass während des Auslaugungsprozesses mit DES Lithiumionen von Chloridionen aus Cholinchlorid umgeben und in die Lösung ausgelaugt werden.

Um andere Metalle wie Kobalt oder Nickel herauszulösen, werden sowohl Cholinchlorid als auch Ethylenglykol benötigt. Von diesen Substanzen absorbiert nur Cholinchlorid Mikrowellen effektiv. Die Forscher tauchten Batterieabfälle in das Lösungsmittel und bestrahlten sie mit Mikrowellen, wodurch eine selektive Lithiumauslaugung aus anderen Metallen möglich wurde.

Der Einsatz von Mikrowellenstrahlung in diesem Prozess ist vergleichbar mit dem schnellen Erhitzen von Lebensmitteln in der Mikrowelle. Die Energie wird direkt auf die Moleküle übertragen, wodurch die Reaktion viel schneller abläuft als bei herkömmlichen Heizmethoden.

Die Forscher fanden heraus, dass das Mikrowellenverfahren 15 Minuten dauerte, um 87 % des Lithiums herauszulösen, während die gleiche Rückgewinnungsrate mit der Ölbadheizung 12 Stunden dauerte. Diese bahnbrechende Methode verbessert die Wirtschaftlichkeit und die Umweltauswirkungen des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien erheblich und bietet eine nachhaltige neue Lösung für ein wachsendes globales Problem.

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