Wissenschaftler erreichen es, 98 % der Materialien einer Batterie mit diesem innovativen Verfahren zu recyceln

Angesichts des Wachstums von Elektrofahrzeugen (EV) und der steigenden Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien ist das Management von Batterieabfällen zu einem wichtigen umweltpolitischen Anliegen geworden. Forscher der Rice University, unter der Leitung von James Tour, haben eine innovative Recyclingmethode entwickelt, die diesen Bereich revolutionieren könnte, indem sie die Kosten und die Umweltauswirkungen dieser Prozesse reduziert.


Die herkömmlichen Methoden zum Recycling von Batterien basieren auf intensiven thermischen oder chemischen Verfahren, die teuer und umweltschädlich sind. Angesichts dieser Herausforderungen hat das Rice-Team eine neue Technik namens "Blitzheizen durch Joule-Effekt" (FJH) entwickelt. Dieses Verfahren besteht darin, einen elektrischen Strom durch ein mäßig widerstandsfähiges Material zu leiten, um es schnell zu erhitzen und in andere Substanzen umzuwandeln.

Mit dieser Technik gelang es den Forschern, Batterieabfälle innerhalb weniger Sekunden auf 2.500 Kelvin zu erhitzen. Diese schnelle Erwärmung führte zur Bildung einzigartiger Strukturen mit stabilen Kernen und magnetischen Hüllen. Diese magnetischen Eigenschaften erleichterten die Trennung und Reinigung der aktiven Batteriematerialien.

Während dieser Trennung zeigten die weit verbreiteten Kobalt-basierten Batteriekathoden, die in Elektrofahrzeugen verwendet und mit hohen umweltbezogenen und sozialen Kosten verbunden sind, eine unerwartete Magnetisierung in den äußeren Schichten des Kobaltspinelloxids. Dies vereinfachte ihre Extraktion und Reinigung, was zu einer Rückgewinnungsrate der Batteriemetalle von 98 % führte. Darüber hinaus blieb die Struktur der Batteriematerialien stabil, was ihre potenzielle Wiederverwendung in neuen Kathoden ermöglicht.

Die Studie hebt die umweltfreundlichen und ökonomischen Vorteile dieser neuen Methode im Vergleich zu den traditionellen destruktiven Recyclingtechniken hervor. Darüber hinaus könnte der FJH-Prozess in ein kontinuierliches System zur Wiederverwertung gebrauchter Lithium-Ionen-Batterien integriert werden und so eine vielversprechende Lösung für das Management von Batterieabfällen bieten.

Die jüngsten Arbeiten zeigen auch, dass diese Methode effektiv die Graphitanode aus gebrauchtem Graphit regenerieren kann, was eine ganzheitliche Lösung für das Recycling von Kathoden und Anoden in Batterien in Aussicht stellt. Mit der Möglichkeit, eine Tonne Material pro Tag zu produzieren, könnte dieses Verfahren die Abhängigkeit von neu abgebauten Rohstoffen für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien minimieren.