Batterie-Recycling Forscher machen Lithium-Ionen-Batterie quasi „unsterblich“

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Wissenschaftler des INM in Saarbrücken, des Fraunhofer ISC in Würzburg sowie der FAU in Erlangen starten bald ein Projekt, mit dem die Wiederverwendung von Batterien per Design gesichert werden soll.

Wenn Lithium-Ionen-Batterien ihr Leben ausgehaucht haben, wurden sie bisher geschreddert, um an die verbauten Wertstoffe zu kommen. Ein Kreis von Forschern arbeitet in einem neuen Projekt nun daran, die Ausgangsmaterialien auf elegantere Weise wiederzugewinnen ...
Wenn Lithium-Ionen-Batterien ihr Leben ausgehaucht haben, wurden sie bisher geschreddert, um an die verbauten Wertstoffe zu kommen. Ein Kreis von Forschern arbeitet in einem neuen Projekt nun daran, die Ausgangsmaterialien auf elegantere Weise wiederzugewinnen ...
(Bild: INM)

Die Welt erlebt unter anderem aufgrund der Mobilitätswende einen gigantischen Boom hinsichtlich der Lithium-Ionen-Batterie-Technik, sagen die am Projekt beteiligten Forscher. Für die kommenden zehn Jahre sind deshalb nach Aussage des europäischen Mobilitätsverbands „Transport and Environment“ über 40 Projekte für Batteriefabriken in Europa angekündigt. Im Sinne der Nachhaltigkeit der Elektromobilität müsse damit einhergehend auch die Forschung an effizientem Recycling der Batteriematerialien und ihre quasi vollständige Rückführung in den Rohstoffkreislauf schnellstmöglich vorangetrieben werden. Dabei gehe es nicht nur um die für die Energiespeicherung verantwortlichen Komponenten an sich, sondern auch um die benötigten Elektroden, Verkapselungungen und Gehäuse.

Im BMBF-Projekt Adrecbat – Additiv basiertes „Design for Recycling‘“ von Lithium-Ionen-Batterien bündeln Forscherteams des Leibniz Instituts für Neue Materialien INM, des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) nun ihre Expertise. Wie man erfährt wollen sie Lithium-Ionen-Batterien auf mehreren Ebenen so gestalten, dass sich die verwendeten Materialien am Ende des Batterielebens problemlos voneinander trennen lassen, um sie leichter wiederverwerten zu können. Dazu untersuchen die Partner alle für das effiziente Recycling von Lithium-Ionen-Batterien relevanten Schlüsselstellen.

Eingebauter Trennungseffekt statt chaotisches Schreddern

Recyclingrelevante Stellen sind etwa die Siegelnaht der sogenannten Pouchfolie, die Schnittstelle zwischen Stromabnehmer und Elektrode und die Grenzfläche zwischen Aktivmaterial und Kathode, wie die Forscher erklären. Sie die Batterie einmal am Ende, würden je nach den Eigenschaften der verwendeten Triggermaterialien, Trennreaktionen gezielt durch Veränderungen des äußeren Magnetfeldes, der Temperatur oder des pH-Wertes ausgelöst.

Danach liegen quasi nur noch Einzelkomponenten vor, die dem Herstellungskreislauf dann leichter wieder zugeführt werden können, wie es weiter heißt. Die Triggeradditive sollen dabei flexibel und nach Möglichkeit unabhängig vom Batterietyp integrierbar sein, so dass unterschiedliche Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien ihre Energiezellen mit den Additiven ausrüsten können, um gleichzeitig die Recycelbarkeit derselben zu verbessern.

Die Voraussetzung für den Erfolg des Verfahrens sei, dass die Additive in der Batterie quasi unsichtbar blieben und deren Funktionalität in keinerlei Hinsicht beeinträchtigten. Das gesteckte Ziel ist es demnach, eine im Vergleich zu bestehenden pyro- und hydrometallurgischen Recyclingverfahren, effizientere und damit wirtschaftlichere Recyclingalternative zu schaffen. Denn bei üblichen Methoden würden die ausrangierten Batterien ohne Zwischenschritte im Ganzen einfach nur geschreddert. Die Forscher sagen, dass die Ausgangsmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien so in einem geschlossenen Kreislauf geführt werden, was die Batterietype an sich sozusagen „unsterblich“ werden lässt.

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