Durchbruch in der Lithium-Ionen-Batterie-Recyclingtechnologie

Eine kürzlich im Journal veröffentlichte Studie, die am 29. Juli erschien,Hochleistungsfähige FunktionsmaterialienDieser Artikel beschreibt ein schnelles, effizientes und umweltfreundliches Verfahren zur selektiven Lithiumrückgewinnung mittels Mikrowellenstrahlung und eines leicht biologisch abbaubaren Lösungsmittels. Forscher der Rice University in den USA haben dieses innovative Verfahren entwickelt, mit dem sich bis zu 50 % des Lithiums aus verbrauchten Lithium-Ionen-Batteriekathoden in nur 30 Sekunden zurückgewinnen lassen. Damit wird ein bedeutender Engpass in der Lithium-Ionen-Batterie-Recyclingtechnologie behoben.

Aktuell ist die Nachfrage nach Lithium, einem silberweißen Metall, rasant gestiegen und übersteigt das Angebot.

Herkömmliche Methoden zur Lithiumgewinnung aus Altbatterien sind umweltschädlich und ineffizient. Zu den größten Herausforderungen zählen Lithiumverunreinigungen und -verluste während des Rückgewinnungsprozesses sowie ein hoher Energieverbrauch. Da Lithium üblicherweise erst nach anderen Metallen gewonnen wird, suchen Forscher gezielt nach Methoden zur Lithiumgewinnung.

In dieser Studie verwendeten die Forscher ein Gemisch aus Cholinchlorid und Ethylenglykol als tiefes eutektisches Lösungsmittel (DES). Sie hatten zuvor entdeckt, dass Lithiumionen während des Auslaugungsprozesses mit DES von Chloridionen aus dem Cholinchlorid umgeben und in die Lösung ausgelaugt werden.

Zur Auslaugung anderer Metalle wie Kobalt oder Nickel werden sowohl Cholinchlorid als auch Ethylenglykol benötigt. Von diesen Substanzen absorbiert nur Cholinchlorid Mikrowellen effektiv. Die Forscher tauchten Batterieabfälle in das Lösungsmittel und bestrahlten sie mit Mikrowellen, wodurch Lithium selektiv aus anderen Metallen herausgelöst werden konnte.

Die Verwendung von Mikrowellenstrahlung in diesem Verfahren ist vergleichbar mit dem schnellen Erhitzen von Lebensmitteln in einer Mikrowelle. Die Energie wird direkt auf die Moleküle übertragen, wodurch die Reaktion deutlich schneller abläuft als bei herkömmlichen Erhitzungsmethoden.

Die Forscher stellten fest, dass sich mit dem Mikrowellenverfahren 87 % des Lithiums in nur 15 Minuten auslaugen ließen, während die gleiche Ausbeute bei der Ölbad-Erhitzung 12 Stunden in Anspruch nahm. Diese bahnbrechende Methode verbessert die Wirtschaftlichkeit und die Umweltverträglichkeit des Lithium-Ionen-Batterie-Recyclings erheblich und bietet eine nachhaltige Lösung für ein wachsendes globales Problem.

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