Neue chemische Bad-Technologie: Abgenutzte Lithium-E-Akkus erhalten 95 % ihrer Leistung zurück

Statt die Batterie zu zertrümmern, setzt das Verfahren auf chemisches Waschen. Dabei werden intakte Komponenten in ein spezialisiertes elektrochemisches Bad getaucht, um 95 Prozent der toten Batterien wiederherzustellen.

Darüber hinaus könnte diese Methode die Kosten für die Recyclingherstellung um 56 Prozent senken. „Wir reparieren sie so, wie sie sind, ohne sie zu zerkleinern oder zu pulverisieren, und geben sie dann in eine neue Batterie zurück", sagte Vibha Kalra, Professorin für Chemisches Ingenieurwesen am Fred H.

Rhodes Chair an der Cornell Duffield School of Engineering. „Die Auflösung ist im Wesentlichen der Schlüssel zur Wiederherstellung der Kapazität der Batterie. Sie zeigt eine Rückgewinnung von 95 Prozent. Damit verkürzen wir den Kreislauf der Wiederverwertung enorm", fügte Kalra hinzu.

Technik, Energie und Einsatz

Kosten sparende Batterie-ReparaturUm zu verstehen, wie das funktioniert, betrachten wir, was tatsächlich passiert, wenn eine Batterie ausfällt. Batterien laufen normalerweise nicht einfach aus Mineralien.

Doch während der Strom zwischen der positiven und der negativen Seite hin und her fließt, bildet sich allmählich eine dicke, krustige Schicht aus Rückstand innerhalb der Zelle. Ingenieure nennen dies die feste Elektrolyt-Schnittstelle (Solid Electrolyte Interphase). Die Materialien sind alle noch vorhanden, doch der Energiefluss ist nicht mehr möglich.

Beim herkömmlichen Recycling wird der gesamte Teil zerstört, nur um ihn zu reinigen. Cornells Methode, die als direkte Elektroden-zu-Elektroden-Regeneration (DEER) bezeichnet wird, ist deutlich schonender. Die Arbeiter öffnen den Gehäuseteil und entnehmen die Kernkomponenten des Akkus – die Elektroden –, während diese noch vollständig intakt sind.

Technischer Hintergrund

Anschließend werden die Teile in eine chemische Lösung namens 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon getaucht. Die Flüssigkeit greift die Verschmutzungen an. Sie löst die isolierende Ablagerung auf und erhält die empfindlichen internen Strukturen dabei perfekt erhalten. Der Prozess reduziert die Luftverschmutzung und senkt den industriellen Wasserverbrauch erheblich.

Die wachsende NachfrageIn diesem Moment steht die Welt vor Herausforderungen durch Unterbrechungen der globalen Lieferketten für wesentliche Batterierohstoffe. Die Vereinigten Staaten verfügen derzeit über sehr wenige heimische Vorräte der kritischen Mineralien, die zur Herstellung moderner Batterien benötigt werden.

Die USA sind in hohem Maße auf komplexe, ausländische Lieferketten angewiesen, um Materialien zu importieren.

Technik, Energie und Einsatz

Es fehlt zudem die notwendige Infrastruktur zur Veredelung auf; das heimische Recycling hinkt hinterher. „Als diese Lithium-Ionen-Batterien entwickelt wurden, hat niemand darüber nachgedacht, dass diese Mineralien in der Erdkruste begrenzt sind und man sie nicht ewig herstellen kann", sagte Kalra. „In den letzten Jahren wird jedoch klar, dass man Batterien nicht unbegrenzt weiterproduzieren kann, da nicht genügend Material verfügbar ist." Durch die Erhaltung der Batteriekomponenten in intaktem Zustand eliminiert die DEER-Methode die Notwendigkeit teurer, überseeischer Neufertigung.

Sie ermöglicht den gesamten Recyclingprozess lokal, kostengünstig und schnell durchzuführen. Als nächster Schritt wird das Forschungsteam die DEER-Methode an größeren, industriellen Batterien testen und den Prozess anpassen, um andere Verschleißformen wie den permanenten Lithiumverlust zu bekämpfen.

Derzeit gelingt es der Technik, Batterien in einem Gesundheitszustand von 70 bis 80 Prozent zu behandeln – dem typischen Rückstellgrenzwert für Elektrofahrzeuge. Dennoch glauben Forscher, dass sie dieses Erholungszeitfenster durch die gezielte Beeinflussung dieser zusätzlichen Abbaumechanismen erweitern können. Die Studienergebnisse wurden am 9.

Juni in der Zeitschrift Energy and Environmental Science veröffentlicht.