Lignin revolutioniert Lithium-Ionen-Batterien
Finnischer Papierhersteller Stora Enso verwandelt unbeachteten Abfall in wertvollen Rohstoff
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Lignodepulver, daraus hegestellte Anodenfolie und fertige Batterien (Foto: storaenso.com/en) |
Helsinki (pte018/15.03.2023/12:30)
Graphit, das in Lithium-Ionen-Batterien als Elektrodenmaterial verwendet wird, lässt sich aus Abfällen der Zellstoffindustrie herstellen. Das Verfahren hat der finnische Papierhersteller Stora Enso entwickelt. Damit könnte sich Europas Industrie von der großen Abhängigkeit von China befreien. Von dort kommen aktuell 70 Prozent des weltweiten Bedarfs an dem Rohstoff, der weitgehend bergmännisch gewonnen wird.
Auch Forstwirtschaft gewinnt
"Lignode" nennt das Unternehmen sein Anodenmaterial, das aus Lignin hergestellt wird. Um Zellstoff zu gewinnen, aus dem letztlich Papier hergestellt wird, muss Holz von Lignin befreit werden, das wie ein Klebstoff die Fasern zusammenhält. Es fällt im Millionen-Tonnen-Maßstab an. Der größte Teil davon wird heute verbrannt, ein nicht sonderlich sinnvolles Verfahren, weil der Heizwert gering ist.
Da Holz zu 20 bis 30 Prozent aus Lignin besteht, könnte diese Innovation nebenbei noch zu einer lukrativen Einnahme für die Forstwirtschaft werden, die einen höheren Preis für ihre Bäume verlangen könnte. Batterien mit Lignode-Elektroden lassen sich schneller aufladen als die mit Anoden aus natürlichem Graphit. Dieses hat eine geschichtete Struktur, die den Stromfluss verlangsamt. Der Lignode genannte Hartkohlenstoff, den Stora Enso produziert, hat dagegen eine einheitliche amorphe Struktur, die den Stromfluss beschleunigt.
Lignode-Pilotanlage in Finnland
Der Bedarf an leistungsstarken Batterien führt dazu, dass mehr Mineralien abgebaut und raffiniert werden müssen. Darüber hinaus legt ein vom Geologischen Dienst Finnlands veröffentlichter Bericht nahe, dass es nicht genügend Rohstoffe für den weltweiten Umstieg auf Elektrofahrzeuge gibt. Zumindest beim Anodenmaterial könnte die finnische Entwicklung daher eine Entspannung bedeuten.
Allein im Stora-Enso-Werk Sunila in Finnland fallen jährlich 50.000 Tonnen Lignin an. Dort hat das Unternehmen eine Pilotanlage zur Herstellung von Lignode installiert. Lignin wird mit Säuren oder Laugen vom Zellstoff getrennt. Die dunkle Brühe muss zunächst neutralisiert werden. Sodann wird ihr das Wasser entzogen. Übrig bleibt ein Pulver, das sich beim Erhitzen unter Luftabschluss in pulverförmiges Lignode verwandelt. Daraus entstehen in der Pilotanlage dünne Folien, die sich direkt als Anodenmaterial verwenden lassen.
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