Heiße Zitronensäure recycelt Batterien gut
Effektivität des neuen Verfahrens liegt laut Oak Ridge National Laboratory bei fast 100 Prozent
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Batterie-Recycling auf Zitronenbasis umweltschonender (Bild: Clker-Free-Vector-Images, pixabay.com) |
Oak Ridge (pte022/01.12.2023/11:30)
Mit heißer Zitronensäure, die in Zitrusfrüchten vorkommt, und Ethylenglykol, einem organischen Frostschutzmittel, das in Verbraucherprodukten wie Farben und Make-up verwendet wird, rücken Forscher des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) alten Lithium-Ionen-Batterien zu Leibe, um die darin befindlichen Wertstoffe herauszulösen. Bisher werden dazu anorganische Säuren eingesetzt, die die Umwelt gefährden können.
Kathode ist das Hauptziel
Die neue umweltverträgliche Lösung ist auffallend wirkungsvoll, vor allem was die Rückgewinnung der besonders wertvollen Metalle der positiv geladenen Elektrode der Batterie betrifft, der Kathode. Sie enthält Lithium und Kobalt - Metalle, die durch die ORNL-Methode nahezu 100-prozentig zurückgewonnen werden, sodass sie sich erneut für die Batterieproduktion nutzen lassen.
"Da die Kathode die kritischen Materialien enthält, ist sie der teuerste Teil jeder Batterie und macht mehr als 30 Prozent der Kosten aus. Unser Ansatz könnte die Kosten für die Herstellung von neuen Batterien entscheidend senken", sagt Yaocai Bai, Mitglied des ORNL-Batterieforschungs-Teams. Zudem lasse sich durch die neue Recycling-Technik die Abhängigkeit von ausländischen Lieferanten verringern.
Recycling dauert 60 Minuten
Binnen einer Stunde lassen sich mit dem neuen Verfahren 96 Prozent der Wertstoffe zurückgewinnen. Kobalt und Lithium sind leicht trennbar, weil sich Kobalt am Boden des Behälters absetzt. Die Forscher trennen danach nur noch das Gemisch aus Zitronensäure und Ethylenglykol vom Lithium, um auch dieses Metall wiederzuverwerten. Mit anorganischen Säuren dauert der Prozess über zehn Stunden. Zudem entstehen umweltbelastende Nebenprodukte und die Rückgewinnung der Metalle aus der Flüssigkeit ist aufwendig.
"Dies ist das erste Mal, dass ein Lösungssystem die Funktionen sowohl der Auslaugung als auch der Rückgewinnung abdeckt. Es war aufregend zu sehen, dass das Kobalt ohne weitere Eingriffe ausfällt und sich absetzt", so ORNL-Forschungsleiterin Lu Yu. Andere Experten hatten bereits früher versucht, Zitronensäure und Ethylenglykol für das Batterie-Recycling zu nutzen. Doch sie arbeiteten mit zu niedrigen Temperaturen und das Verhältnis der beiden Flüssigkeiten war nicht optimal, sodass eine Wirtschaftlichkeit unerreicht blieb.
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