Laut ausländischen Medienberichten stellten chinesische Forscher in der deutschen Fachzeitschrift „Angewandte Chemie“ eine neue Methode zur Rückgewinnung von Lithium aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien vor.
Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist eine schwierige Aufgabe und der Prozess der Rückgewinnung von hochwertigem Lithium zur Wiederverwendung ist komplex und teuer. Das Ziel der meisten Recyclingverfahren besteht darin, Lithium aus der Kathode zu extrahieren, wo sich beim Entladen der Batterie das meiste Lithium befindet. Allerdings fällt dieses Lithium mit anderen Metallen in der Kathode aus und ist schwer abzutrennen.
Die Extraktion von Lithium aus der Anode (die hauptsächlich aus Graphit besteht) ist deutlich effizienter und kann ohne Vorentladung der Batterie durchgeführt werden. Allerdings besteht aufgrund der hohen Reaktivität eine hohe Brand- und Explosionsgefahr, wenn das Lithium in der Anode wie üblich aus einer wässrigen Lösung herausgelöst wird. Bei diesen Reaktionen können große Energiemengen freigesetzt und Wasserstoff erzeugt werden.
Das Team um Yuguo Guo und Qinghai Meng vom Institut für Chemische Wissenschaften der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (ICCAS) und der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (UCAS) hat nun eine alternative Methode entwickelt, die diese Probleme vermeidet. Anstelle von Wasser verwendeten die Forscher eine nicht-protonische organische Lösung, um Lithium aus der Anode zurückzugewinnen. Nichtprotonische Stoffe können keine Wasserstoffionen freisetzen und daher kein Wasserstoffgas bilden.
Die Lösung besteht aus polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Ether als Lösungsmittel. Einige PAKs können positiv geladene Lithiumionen und ein Elektron von der Graphitanode absorbieren. Unter milden Bedingungen verläuft diese Redoxreaktion kontrolliert und sehr effizient. Mit dem PAK Pyren in Tetraethylenglykol-Dimethylether kann das aktive Lithium in der Anode nahezu vollständig gelöst werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die resultierende Lithium-PAK-Lösung direkt als Reaktant verwendet werden kann, z. B. zur Zugabe von Lithium zu einer neuen Anode bei der Vorbehandlung oder Regenerierung einer verbrauchten Kathode. Das PAK/Lösungsmittel-System kann optimal an das zu verarbeitende Material angepasst werden .
Dieser effiziente und kostengünstige Recyclingprozess reduziert nicht nur Sicherheitsrisiken, sondern trägt auch zur Abfallvermeidung bei und eröffnet neue Perspektiven für ein nachhaltiges Recycling von Lithium-Ionen-Batterien.
