Das Forschungsteam der Rice University hat eine neue Methode zur Extraktion gereinigter aktiver Materialien aus Batterieabfällen entwickelt. Ihre Ergebnisse haben das Potenzial, die effektive Trennung und das Recycling von wertvollen Batteriematerialien zu minimalen Kosten zu erleichtern und so zu einer umweltfreundlicheren Produktion von Elektrofahrzeugen beizutragen. „Angesichts der zunehmenden Verwendung von Batterien, insbesondere in Elektrofahrzeugen, ist die Entwicklung nachhaltiger Recyclingmethoden dringend erforderlich“, so Tour.
Bei herkömmlichen Recyclingverfahren werden die Batteriematerialien in der Regel durch energieintensive thermische oder chemische Prozesse in ihre elementaren Bestandteile zerlegt, was kostspielig ist und erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt hat. Das Team schlug vor, dass magnetische Eigenschaften die Trennung und Reinigung von verbrauchten Batteriematerialien erleichtern könnten.
Recycling durch Flash-Joule-Heating
Das Team nutzt eine Methode, die als lösungsmittelfreies Flash-Joule-Heating (FJH) bekannt ist. Bei dieser von Tour entwickelten Technik wird Strom durch ein Material mit geringem Widerstand geleitet, um es schnell zu erhitzen und in andere Stoffe umzuwandeln.
Mithilfe der FJH erhitzten die Forscher Batterieabfälle innerhalb von Sekunden auf 2.500 K, wodurch einzigartige Merkmale mit magnetischen Hüllen und stabilen Kernstrukturen entstanden. Die magnetische Trennung ermöglichte eine effiziente Reinigung.
Hoher Gewinn an Batteriematerialien
Während des Prozesses zeigten die kobaltbasierten Batteriekathoden – die üblicherweise in Elektrofahrzeugen verwendet werden und mit hohen finanziellen, ökologischen und sozialen Kosten verbunden sind - unerwartet Magnetismus in den äußeren Spinell-Kobaltoxidschichten, was eine einfache Trennung ermöglichte. Der Ansatz der Forscher führte zu einer hohen Ausbeute an Batteriemetall (98 Prozent), wobei der Wert der Batteriestruktur erhalten blieb.
„Besonders bemerkenswert ist, dass die Metallverunreinigungen nach der Abtrennung deutlich reduziert wurden, während die Struktur und Funktionalität der Materialien erhalten blieb“, so Tour. „Die Struktur der Batteriematerialien bleibt stabil und kann in neue Kathoden umgewandelt werden.“
