Rückgewinnung von 65 % der EV-Batteriemetalle in einer Minute mittels Wasserverfahren

Die Forscher, dass ihre neue Klasse wässriger „Aminochlorid“-Lösungen Metalle schnell extrahieren kann und dabei viele dieser Nachteile vermeidet. „Herkömmliche Recyclingmethoden verlassen sich oft auf starke Säuren oder langsame, energieintensive Prozesse“, sagte der Erstautor der Studie, Simon M.

King. „Was wir gezeigt haben, ist, dass man mithilfe eines viel einfacheren, wasserbasierten Systems eine schnelle, hocheffiziente Metallrückgewinnung erreichen kann.“ Das Team konzentrierte sich auf das hydrometallurgische Recycling, bei dem Batteriemetalle in eine Flüssigkeit gelöst und später zur Wiederverwendung getrennt werden.

Es gilt als einer der skalierbarsten Ansätze, aber gängige Lösungsmittel können Umwelt- und Kostenschwierigkeiten verursachen. Um den Prozess zu verbessern, testeten die Forscher mehrere Amino-Chlorid-Salze als alternative Laugungsmittel.

Technik, Energie und Einsatz

Eine Verbindung, Hydroxylammoniumchlorid, oder HACl, lieferte die besten Ergebnisse. Bei Tests extrahierte die HACl-Lösung in nur einer Minute bei Raumtemperatur etwa 65 Prozent der Schlüsselbatteriemetalle.

Die Rückgewinnungsraten stiegen bei mehreren Metallen mit etwas längeren Behandlungszeiten über 75 Prozent. Diese Geschwindigkeit ist bemerkenswert, da viele Recyclingverfahren erhöhte Temperaturen oder verlängerte Reaktionszeiten erfordern, was beides den Energieverbrauch und die Betriebskosten erhöht.

Wasser schlägt Lösungsmittel „Wir waren überrascht, wie schnell die Reaktion abläuft, besonders ohne Beteiligung hoher Temperaturen“, sagte King.

Was die Studie zeigt

„Innerhalb der ersten Minute sehen wir bereits, dass der Großteil der Metallextraktion stattfindet.“ Die Forscher erklärten, dass der Ersatz traditioneller organischer Lösungsmittel durch Wasser die Viskosität senkte, was es Molekülen ermöglichte, sich freier zu bewegen und Reaktionen zu beschleunigen.

Wasserbasierte Chemie vereinfacht auch die Abfallbehandlung und kann Umweltrisiken reduzieren. Das Team nutzte Experimente und Modellierungen, um zu verstehen, warum die Lösung so gut funktionierte.

Während Säure und Chloridionen zur Auflösung, fanden die Forscher heraus, dass ein eingebautes redoxaktives Stickstoffzentrum in HACl eine große Rolle spielte.

Während die schnelle Metallauflösung sehr interessant

„Während die schnelle Metallauflösung sehr interessant ist, ist am spannendsten, dass dies die allgemeinen chemischen Eigenschaften hervorhebt, die die Haupttreiber für eine effiziente Auslaugung sind“, sagte Sohini Bhattacharyya.

„Diese Redoxfähigkeit gibt ihm einen großen Vorteil gegenüber anderen ähnlichen Systemen, die wir getestet haben.“ Nach der Extraktion wurden die zurückgewonnenen Metalle zu neuen Batteriematerialien weiterverarbeitet und demonstrierten so einen geschlossenen Kreislauf für das Recycling.

Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, Recyclinganlagen für Batterien der nächsten Generation zu gestalten, indem sie Lösungsmittel mit geringer Toxizität mit gezielter Chemie kombinieren, die Geschwindigkeit und Effizienz steigert.

Da mit einem starken Anstieg des EV-Batterieabfalls in den kommenden Jahren zu rechnen ist, könnten schnellere Rückgewinnungsmethoden immer wertvoller werden. Die Studie wurde in Small veröffentlicht.