Revolutionäre Mikrowellenmethode erhöht Lithiumrückgewinnung aus Batterieabfällen in Sekundenschnelle

BerlinWissenschaftler der Rice University unter der Leitung von Pulickel Ajayan haben eine neue, effizientere Methode zur Rückgewinnung von Lithium aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Diese Methode ist schneller, sauberer und umweltfreundlicher als herkömmliche Verfahren. Innerhalb von nur 30 Sekunden gelang es ihnen, mit Mikrowellenstrahlung und einer biologisch abbaubaren Flüssigkeit bis zu 50 % des Lithiums zurückzugewinnen.

Lithium ist entscheidend für die Herstellung von Batterien in Smartphones, Laptops und Elektroautos. Die zunehmende Anzahl von Elektroautos und Bemühungen zur Emissionsreduzierung haben den Bedarf an Lithium gesteigert. Im Jahr 2023 war der globale Markt für Lithium-Ionen-Batterien über 65 Milliarden Dollar wert und wird voraussichtlich in den nächsten acht Jahren um mehr als 23 % wachsen. Dieses Wachstum belastet die Lithium-Lieferketten, was effiziente Recyclingmethoden unerlässlich macht.

Traditionelle Recyclingverfahren sind ineffektiv und umweltschädlich. Sie verwenden starke Säuren und viel Energie, um weniger als 5% des Lithiums zurückzugewinnen. Neue umweltfreundliche Alternativen wie tiefe eutektische Lösungsmittel (DESs) kämpfen ebenfalls mit Problemen wie Effizienz und Kosten.

Forscher der Rice University haben eine neue Methode entwickelt, bei der Cholinchlorid und Ethylenglykol als tiefes eutektisches Lösungsmittel (DES) verwendet werden. Hier sind einige wichtige Erkenntnisse aus ihrer Studie:

• Mikrowellenstrahlung beschleunigt den Erholungsprozess.
• Sie ermöglicht die selektive Lithiumgewinnung in nur 30 Sekunden.
• Im Vergleich benötigt herkömmliches Ölbadheizen 12 Stunden für die gleiche Rückgewinnungsrate.
• Die Mikrowellenmethode erreicht eine 87%ige Lithiumgewinnung in nur 15 Minuten.
• Aufgrund kürzerer Heizzyklen ist die Lösungsmitte-stabilität bei Mikrowellenmethoden besser.

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Sohini Bhattacharyya, Postdoktorandin und eine der Hauptautoren, erläuterte, dass das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) entscheidend ist, um wichtige Metalle wie Lithium, Kobalt und Nickel zurückzugewinnen. Aktuelle Recyclingmethoden gewinnen Lithium meist zuletzt zurück, was zu Verunreinigungen und einem Verlust führt. Die neue mikrowellenbasierte Methode setzt den Fokus auf die Erstgewinnung von Lithium und macht den Prozess dadurch effizienter und effektiver.

Salma Alhashim, eine der Hauptautorinnen, erklärte, dass das Cholinchlorid in der DES-Lösung Mikrowellen aufnimmt und Lithium gegenüber anderen Metallen wie Kobalt und Nickel bevorzugt. Dieses Verfahren ist fast 100 Mal schneller als herkömmliche Methoden und verhindert zudem, dass das DES zerfällt, was bei längeren Erhitzungsmethoden wie Ölbad oft der Fall ist.

Diese neue Methode könnte die Art und Weise, wie Lithium-Ionen-Batterien recycelt werden, revolutionieren. Sie ermöglicht eine kostengünstigere und umweltfreundlichere Rückgewinnung von Materialien. Die Forscher sind der Meinung, dass der großflächige Einsatz dieses DES-basierten Recyclings die Branche erheblich verbessern kann.

Dieser Durchbruch zeigt, dass die Rückgewinnung von Lithium aus gebrauchten Batterien in Zukunft schneller, sauberer und effizienter sein kann. Er deckt den steigenden Bedarf an Lithium und löst die Umweltprobleme der aktuellen Recyclingmethoden. Die im Advanced Functional Materials veröffentlichte Studie ist ein bedeutender Fortschritt hin zu nachhaltiger Technologie.