Die für Lithium-Ionen-Batterien kritischen Mineralien sind sehr gefragt und knapp – insbesondere in den USA, die zur Herstellung dieser Technologie auf den Import von Rohstoffen wie Nickel und Kobalt angewiesen sind.
Forscher der Cornell University haben nun eine effizientere und kostengünstigere Methode entwickelt, um diese Batterien nach ihrer Lebensdauer fast vollständig wiederzuverwerten. Durch den Einsatz einer elektrochemischen Lösung zur Regeneration der Elektroden können die recycelten Batterien bis zu 95 % ihrer ursprünglichen Leistung zurückgewinnen. Wie die Forscher nachwiesen, halten sie bei der Wiederverwendung zudem länger. Das Verfahren könnte die derzeitigen Recyclingkosten zudem um 56 % senken und wäre umweltfreundlicher als herkömmliche Methoden.
Senkung der Herstellungskosten um 56 Prozent
Das Team der Cornell University entwickelte ein Verfahren namens „Direct Electrode-to-Electrode Regeneration“ (DEER). Dabei werden die einzelnen Elektroden einer verbrauchten Batterie in intaktem Zustand und noch am Stromkollektor befestigt entnommen und in eine separate Zelle gegeben, die eine elektrochemische Lösung aus 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon enthält. Diese löst die dicke Isolierschicht auf, die als feste Elektrolyt-Interphase bekannt ist. Sie sammelt sich im Laufe der Zyklen der Batterie allmählich zwischen Kathode und Anode an und verringert somit deren Kapazität.
Die Analyse ergab, dass sich die Kosten für die Herstellung von recycelten Zellen um 56 Prozent senken ließen. Im Vergleich zu pyro- und hydrochemischen Verfahren würden dabei sowohl schädliche Luftschadstoffe als auch der Wasserverbrauch reduziert.
