ZSW: Wiedergewinnung von Grafit und Metalloxiden aus Batterien

ZSW: Wiedergewinnung von Grafit und Metalloxiden aus Batterien

Copyright Abbildung(en): ZSW/M. Duckek

Immer noch herrscht die Meinung vor, gebrauchte Akkus, die an ihr Lebensende gekommen sind, würden nicht recycelt werden und die Elektromobilität hätte damit ein ähnliches Problem wie die Atomenergie – ein Batterieentsorgungsproblem. Dabei ist gerade Deutschland Vorreiter bei Recyclingprozessen für Lithium-Ionen-Batterien, mehrere Unternehmen widmen sich dem Thema mit unterschiedlichsten Ansätzen. Jetzt kommt wieder ein neuer Prozess dazu: das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) entwickelt einen Recyclingprozess, bei dem das Aktivmaterial aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien so aufbereitet wird, dass es direkt in neuen Batterien wieder eingesetzt werden kann. Bisher standen die Metalloxide im Fokus des Recyclings.

Mit dem Ansatz des Projektes „Kathoden- und Anodenmaterialien aus recycelten Lithium-Ionen-Batterien (RecycleMat)“, das vom baden-württembergischen Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus gefördert wird, soll das reaktivierte Materialpulver 95 Prozent seiner Ausgangskapazität erreichen – mit relativ einfachen chemischen Prozessen. Das gilt nicht nur für die Metalloxide auf der Kathode, sondern auch für das Grafit auf der Anode. Neue Batterien mit diesem Recyclingmaterial wurden bereits hergestellt und vermessen.

Die Materialien werden mechanisch getrennt, gereinigt und über eine Wärmebehandlung zu neuwertigen Pulvern aufbereitet. „Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren werden die Aktivmaterialien als solche erhalten und nach Wiederherstellung der ursprünglichen Funktionalität direkt in neuen Batterien verwendet„, erklärt Dr. Marilena Mancini, wissenschaftliche Leiterin des Projektes. Der mechanische Trennungsansatz vermeide das heute übliche und energieintensive Auflösen in Säuren und Wiedergewinnen der metallischen Komponenten bei gleichzeitigem Verlust des Grafits.

Gerade das Grafit kann bei heute üblichen Verfahren nicht wiedergewonnen werden. Mit einer komplexen Temperaturbehandlung, die die Oberfläche der Partikel von Verunreinigungen befreit als auch die kristalline Struktur wiederherstellt, ist das nun möglich. Das recycelte Grafitpulver verfügt über 95 Prozent des spezifischen Energiegehalts des Primärmaterials. Auch für die Rückgewinnung der Metalloxide aus dem Kathodenmaterial wird ein ähnliches Verfahren angewandt: nach nur zweit relativ einfachen Schritten erhält man 90 Prozent der ursprünglichen Kapazität.

Das Recycling der in Lithium-Ionen-Batterien enthaltenen Materialien kann einen wichtigen Beitrag zur Versorgung der Batterieproduzenten mit Ausgangsmaterialien liefern. Eine Tonne nickelhältiges Gestein enthält nur etwa 20 Kilogramm Nickel. Bei einer Batterie für ein Mittelklasse-Elektroauto sind es jedoch 60 Kilogramm – bei einem Batteriegewicht von 500 Kilogramm entspricht dies einer fünffachen Anreicherung des Metalls im Vergleich zur Mine. Noch höher ist der Faktor bei Lithium: sechs Kilogramm Lithium in einer Batterie ersparen beim Recycling das Aufarbeiten mehrerer tausend Kubikmeter an lithiumhältiger Salzlösung.

Quelle: energie.themendesk.net – ZSW – Rohstoffe aus alten Akkus aufbereiten

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