Durchbruch beim Akku-Recycling
publiziert: Mittwoch, 17. Nov 2021 / 16:38 Uhr
Xiao Su, Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik an der Universität Illinois.
Xiao Su, Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik an der Universität Illinois.

Verbrauchte Lithium-Ionen-Batterien enthalten wertvolle Metalle, die sich beim Recycling nur schwer voneinander trennen lassen. Altbatterien stellen eine nachhaltige Quelle für diese Metalle dar, insbesondere für die schwindenden Reserven von Kobalt und Nickel. Eine neue Technologie nutzt die Elektrochemie zur effizienten Abtrennung und Rückgewinnung der Metalle.

Eine neue Studie unter der Leitung von Xiao Su, Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik an der University of Illinois Urbana-Champaign, nutzt die selektive Elektroabscheidung zur Rückgewinnung wertvoller Metalle aus handelsüblichen Lithium-Nickel-Mangan-Kobaltoxid- oder NMC-Batterieelektroden. Die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlichte Methode führt zu einer Reinheit des Endprodukts von etwa 96,4 % bzw. 94,1 % für Kobalt und Nickel aus verbrauchten NMC-Elektrodenabfällen.

Laut Su haben Kobalt und Nickel ähnliche elektrochemische Eigenschaften - oder Standard-Reduktionspotenziale - was es für Chemiker schwierig macht, reine Formen der beiden Metalle aus Batterieelektroden zu gewinnen.

Umweltbelastungen

«Es gibt eine Reihe von Methoden zur Rückgewinnung von Kobalt und Nickel aus Batterieelektroden, aber sie haben Nachteile», so Su. «Die meisten erfordern energieintensive Hochtemperaturprozesse oder starke Lösungsmittel, deren Entsorgung ein Problem darstellt. Die Industrie verlangt nach Methoden, die keine zusätzlichen Probleme wie hohen Energieverbrauch oder giftige Abfälle verursachen.»

Der einzigartige Aspekt dieser Studie ist die Entwicklung eines abstimmbaren flüssigen Elektrolyten und einer Polymerbeschichtung auf den Elektroden durch das Team.

Im Labor kombinierten die Forscher die Elektrolyt-Polymer-Methode mit zerlegten, ausgelaugten und verflüssigten Komponenten vollständig entladener NMC-Batterieelektroden. Durch Einstellen der Salzkonzentrationen des Elektrolyten und der Dicke der Polymerbeschichtung stellten die Forscher fest, dass sich auf den Elektrodenoberflächen durch aufeinanderfolgende Elektroabscheidung deutliche Ablagerungen von Kobalt und Nickel bildeten. Am Ende des Prozesses hatte die Elektrode hochreine Beschichtungen aus Kobalt und Nickel gesammelt.

Konkurrenzfähig

Eine wirtschaftliche Analyse des neuen Verfahrens zeigte, dass es mit den derzeitigen Recyclingmethoden für Li-Ionen-Batterien konkurrenzfähig ist, wenn Materialerlöse, Materialkosten und Energieverbrauch berücksichtigt werden, heisst es in der Studie.

«Der Prozess muss noch weiter technisch optimiert werden, aber diese erste Proof-of-Concept-Studie bestätigt, dass die elektrochemische Rückgewinnung von Kobalt und Nickel bei niedrigen Temperaturen möglich ist», so Su. «Wir sind sehr begeistert, denn die Studie zeigt ein grossartiges Beispiel für nachhaltige, elektrisch betriebene Trennverfahren, die für das Recycling elektrochemischer Batterien eingesetzt werden können.»

(fest/pd)

.
Digitaler Strukturwandel  Nach über 16 Jahren hat sich news.ch entschlossen, den Titel in seiner jetzigen Form einzustellen. Damit endet eine Ära medialer Pionierarbeit. mehr lesen 21
Mickael L. Perrin in seinem Labor an der Empa.
Mickael L. Perrin in seinem Labor an der Empa.
Dübendorf, St. Gallen und Thun - Mickael L. Perrin will winzige Kraftwerke aus Graphen-Nanobändern bauen, die aus Wärme Strom erzeugen. Für sein ehrgeiziges Projekt erhielt er nun einen der prestigeträchtigen «ERC Starting Grants» der EU sowie eines der 32 Eccellenza-Förderungsstipendien des Schweizerischen Nationalfonds (SNF). Er wird eine Assistenzprofessur an der ETH Zürich antreten - und seine Forschung an der Empa fortsetzen. mehr lesen 
Dübendorf, St. Gallen und Thun - Das Empa-Spin-off «viboo» hat einen selbstlernenden Algorithmus zur Regelung des Raumklimas entwickelt. Dadurch lassen sich ... mehr lesen  
Intelligentes Energiemanagement kann bis zu 50% Energie sparen.
Umweltfreundliche Schutzschicht entwickelt  Dübendorf, St. Gallen und Thun - Forschende der Empa haben gemeinsam mit Lidl Schweiz eine Cellulose-Schutzschicht für Früchte- und Gemüse entwickelt. Das neuartige Coating wird aus Trester - das sind ausgepresste Frucht- und Gemüseschalen - hergestellt. Durch das innovative Projekt kann die Verpackung reduziert und Food-Waste vermieden werden. mehr lesen  
Illustration von biometrischen Augen.
Wissenschaftler des Harbin Institute of Technology in China und der Northumbria University Newcastle haben gemeinsam eine neue technologische Lösung entwickelt, die stromsparende Systeme für den ... mehr lesen  
Titel Forum Teaser
  • keinschaf aus Wladiwostok 2826
    grüezi Wie lasterhaft Mitleid mitunter sein kann, beweisen Sie doch gerade ... Mo, 26.12.16 20:05
  • Kassandra aus Frauenfeld 1781
    Vom Tode träumt ein negrophiles Schäfchen doch ständig. Wenn tausende Frauen in England ... Mi, 28.09.16 11:58
  • HentaiKamen aus Volketswil 1
    Kommt wieder Aber leider eine RIESEN Verlust für Leser wie mich die nicht mit dem ... Sa, 13.08.16 01:13
  • keinschaf aus Wladiwostok 2826
    sogar nach dem Tode hat die Kassandra noch die grösste Schnauze... jaja, diese ... Fr, 12.08.16 16:30
  • Kassandra aus Frauenfeld 1781
    Wow, wie hat sich die gute Kubra gemausert! Ich danke auch Ihnen ganz persönlich für die vielen harten und ... Mi, 20.07.16 20:25
  • Pacino aus Brittnau 731
    Übrigens, wusstet ihr schon . . . . . . dass die Foren von AZ (Wanner), 20min. und Schweizer Fernsehen ... Mi, 29.06.16 15:20
  • PMPMPM aus Wilen SZ 235
    Und jetzt? Ist noch online...? Liebes news-Team, schade ist die Situation so, dass etwas aufhören ... Di, 28.06.16 22:43
  • kubra aus Berlin 3232
    Danke für die gelebte Pressefreiheit. Damit mein ich durchaus auch den ... Di, 28.06.16 16:09
Werden Menschen in den USA jetzt besser vor zielgerichteter Werbung geschützt?
DOSSIER Social Media Zielgerichtete Werbung in den USA unter Beschuss Politiker der Demokratischen Partei haben ...
 
Stellenmarkt.ch
Kreditrechner
Wunschkredit in CHF
wetter.ch
Heute Sa So
Zürich 1°C 5°C wechselnd bewölktleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig sonnig wolkig, aber kaum Regen
Basel 1°C 6°C wechselnd bewölktleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig wechselnd bewölkt freundlich
St. Gallen 1°C 2°C wolkig, wenig Schneeleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig wechselnd bewölkt wolkig, aber kaum Regen
Bern -1°C 5°C freundlichleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig wechselnd bewölkt wolkig, aber kaum Regen
Luzern 0°C 4°C Schneeregenschauerleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig freundlich wolkig, aber kaum Regen
Genf -2°C 6°C recht sonnigleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig freundlich freundlich
Lugano 5°C 15°C sonnigleicht bewölkt, ueberwiegend sonnig sonnig sonnig
mehr Wetter von über 8 Millionen Orten