Wissenschaftler aus China fanden effiziente Recycling-Methode für Lithium-Ionen-Batterien
Eine revolutionäre Innovation des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien wurde kürzlich von chinesischen Forschern vorgestellt. Die Wissenschaftler haben ein Verfahren entwickelt, das 99,99% des Lithiums aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien zurückgewinnen kann.
Eine revolutionäre Innovation im Recycling von Lithium-Ionen-Batterien wurde kürzlich von chinesischen Forschern vorgestellt. Die Wissenschaftler haben ein Verfahren entwickelt, das 99,99% des Lithiums aus gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien zurückgewinnen kann.
Besondere Bedeutung für China
China setzt kein anderes Land auf der Welt auf Elektromobilität. Diese nun veröffentlichte Entdeckung könnte einen Wendepunkt für eine fast vollständige Kreislaufwirtschaft der Batterien von E-Autos darstellen. Der Zeitpunkt ihrer Veröffentlichung kommt sehr passend zu einer Zeit, in der die Notwendigkeit an effektiven Recyclinglösungen dringender denn je ist.
Zusätzlich wird das Verfahren den Zweiflern an Elektromobilität ein wesentliches Argument nehmen, denn der Abbau von Lithium und die unsichere Situation beim Recycling von Lithium-Ionen-Batterien galt bisher als die große Problemzone bei der Umsetzung der Elektromobilität.
Zusammenarbeit von drei chinesischen Universitäten
An dem nun vorgestellten neuen Verfahren waren die Universitäten von Changsha und Guizhou sowie Wissenschaftler des Nationalen Forschungszentrum für neue Energiespeichermaterialien beteiligt.
Die Ergebnisse wurden im Februar 2025 vorgestellt. Die Studie selbst datiert vom 17. Februar 2025. Ich habe die Studie »A Green and Efficient Recycling Strategy for Spent Lithium-Ion Batteries in Neutral Solution Environment« am Ende dieses Artikels verlinkt.
Einfacher Ansatz mit hoher Umweltverträglichkeit
Der innovative Ansatz der Forscher ist aufgrund seiner Einfachheit besonders bemerkenswert. Bei ihrer Arbeit haben sie den natürlichen Aminosäurestoff Glycin zweckentfremdet und ihn als hocheffizienten Extraktor für wertvolle Metalle eingesetzt.
Normalerweise werden beim Recycling bekannte Säure- oder/und Ammoniaklaugungstechniken verwendet, um damit Metalle bei der hydrometallurgischen Aufbereitung verbrauchter Lithium-Ionen-Batterien zu extrahieren. Allerdings erhöht die übermäßige und wiederholte Verwendung von Säuren und Basen die Umweltbelastung.
Das jetzt vorgestellte Verfahren arbeitet auf Basis eines pH-neutralen Lösungssystems. Damit wird nicht nur ein sicheres und umweltverträgliches, sondern auch ein kostengünstiges, hydrometallurgisches Verfahren eingesetzt. Die Lösung fanden die Forschung durch einen bestimmten Aminosäurestoff. Bei der Reaktion der neutralen Laugen unter Verwendung von Glycin konnten die in den Batterien vorhandenen wertvollen Metalle neutral und effizient extrahiert werden.
Dabei wirken die einzelnen Moleküle wie präzise Magnete, die gezielt jene Materialien anziehen, um die es beim metallurgischen Recycling geht.
Beeindruckende Recyclingraten
Die Ergebnisse unter Laborbedingungen waren beeindruckend: In nur 15 Minuten wurden 99,99% des Lithiums, 96,8% des Nickels, 92,35% des Kobalts und 90,59% des Mangans abgeschieden und damit zurückgewonnen.
Für die chinesischen Wissenschaftler sei es damit möglich, dass das bisher als unlösbar erscheinende Problem einer ph-neutralen und trotzdem effektiven Extraktion im Vergleich zum aggressiven Ablaugen mit Säuren oder Alkali-Ionen gelöst ist.
Die Forscher bezeichnen das Verfahren als grünen und extrem effizienten Weg, um ein umweltverträgliches Recycling verbrauchter Batterien zu realisieren.
Als besonderen Vorteil sehen sie die Tatsache, dass die Metalle in äußerst reiner Form gewonnen- und weiterverwendet werden können, ohne aufwendige Reinigungsprozesse zu durchlaufen.
Potenzial und Grenzen
Wie bei vielen wissenschaftlichen Versuchen geht es nun um die industrielle Umsetzung der neuen Methode. Die Entdeckung selbst sei zwar nach Aussage von Batterieexperten sehr vielversprechend und sehr überraschend. Allerdings stünde sie noch am Anfang ihrer Entwicklung, da es nun um die industrielle Machbarkeit geht. Das Verfahren der chinesischen Wissenschaftler wurde bisher ausschließlich unter Laborbedingungen getestet.
Investitionen für eine industrielle Umsetzung sind die Anpassung der gesamten logistischen Kette, also angefangen mit der sicheren Sammlung gebrauchter Batterien bis hin zum Aufbau von entsprechenden Recyclinganlagen, immer unter Einhaltung, der bei der Studie festgestellten außergewöhnlichen Rückgewinnungsreinheit beibehalten.
Auf alle Fälle wirkt das Verfahren sowohl ökologischer als auch wirtschaftlicher und energieeffizienter als die bisher bekannten Methoden. Die chinesischen Wissenschaftler haben mit ihrer Arbeit einen großen Schritt in Richtung nachhaltiger Batterietechnologie gemacht, unabhängig davon, das die industrielle Umsetzung heute noch nicht besteht.
Recycling ist nur Teil der Lösung
Die Entdeckung der chinesischen Wissenschaftler wird ohne Zweifel den gesamten Lebenszyklus von Lithium-Ionen-Batterien verändern. Sie kann aber nicht den gesamten Bedarf an Lithium eliminieren, der auf absehbare Zeit hoch bleiben wird.
Die Tatsache, dass selbst bei einer Rückgewinnungsrate von 99,99% das Recycling allein die rasant steigende Nachfrage nach Batterien nicht decken kann, ist weiterhin gegeben. Die weltweite Nachfrage bei der Elektromobilität und den digitalen Begleitern unseres täglichen Lebens bleibt hoch und wird den Bedarf an Batterien konnten wir nicht hochhalten.
Andere Batterietechnologien als weitere Optionen
Hoffnung machen auch Forschungen über andere Lösungen für die Batterien der Zukunft, die von mehreren unabhängigen Instituten auch hier in Deutschland intensiv betrieben werden. So arbeitet beispielsweise das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und das Helmholtz-Institut Ulm (HIU) an Batterieoptionen auf Basis von Magnesium.
Nach Aussage der beiden Institute hätten eine Magnesiumbatterie hätte im Vergleich zu konventionellen Lithium-Ionen-Batterien entscheidende Vorzüge. So würde Magnesium als Anodenmaterial eine höhere Energiedichte als Lithium ermöglichen und auch beim Abbau und der Rohstoffversorgung deutliche Vorteile haben.