Ausblick / Was als Nächstes zu erwarten ist: Die Entwicklung einer neuen Methode zur Regeneration von Lithium-Ionen-Akkus könnte den Recyclingprozess erheblich verändern. Diese innovative Technik zielt darauf ab, zentrale Komponenten der Akkus direkt wiederzuverwenden, was sowohl die Kosten senken als auch den Energieaufwand beim Recycling minimieren könnte.
Aktueller Stand der Regenerationstechnik
Ein Forscherteam von der Cornell University hat einen neuartigen Ansatz namens „Direct Electrode-to-Electrode Regeneration“ (DEER) entwickelt. Dieser Ansatz fokussiert sich auf die Erhaltung und Wiederaufbereitung von Elektroden, die essenziell für die Funktionalität der Akkus sind. Statt die Elektroden zu zerstören, wird deren Regeneration angestrebt, um die Lebensdauer der Batterien zu verlängern.
Hintergrund zur Rohstoffverfügbarkeit
Ein bedeutender Aspekt dieser Forschung ist die zunehmende Besorgnis über die Verfügbarkeit von Rohstoffen für Lithium-Ionen-Akkus. Laut Vibha Kalra, Projektleiterin und Professorin für Chemieingenieurwesen, sind die benötigten Mineralien in der Erdkruste begrenzt. Der gegenwärtige Recyclingprozess ist ihrer Meinung nach ineffizient und gewalttätig, da ausgediente Akkus häufig zerstört werden. Der DEER-Ansatz hingegen verfolgt das Ziel, die bereits vorhandenen Materialien so lange wie möglich zu nutzen.
Gründe für den Leistungsverlust von Akkus
Der Leistungsverlust bei Lithium-Ionen-Akkus ist nicht ausschließlich auf den vollständigen Materialverschleiß zurückzuführen. Im Inneren der Batterien bilden sich über die Zeit Ablagerungen, die als „Solid Electrolyte Interphase“ (SEI) bekannt sind. Diese Schicht ist anfangs normal, jedoch kann sie mit der Zeit dicker werden und die chemischen Reaktionen im Akku negativ beeinflussen, was zu einem Rückgang der Kapazität führt.
Regenerationsprozess der Elektroden
Um diese Ablagerungen zu beseitigen, extrahieren die Forscher die Elektroden aus den gebrauchten Batterien und setzen sie einer speziellen chemischen Lösung aus, die unter anderem 1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinon (DMI) enthält. Diese Lösung entfernt die störenden Ablagerungen, ohne die Elektroden zu schädigen. Die Behandlung ermöglicht es, zuvor stark degradierten Batterien, die nur 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität aufwiesen, eine Wiederherstellung auf bis zu 95 Prozent.
Langfristige Vorteile regenerierter Batterien
Die regenerierten Akkus zeigen nicht nur eine verbesserte Kapazität, sondern altern auch langsamer. Unbehandelte Batterien verlieren pro Ladezyklus im Durchschnitt 0,072 Prozent ihrer Kapazität, während bei den mit DEER behandelten Zellen dieser Verlust bei nur 0,042 Prozent liegt. Diese Ergebnisse wurden über einen Zeitraum von etwa 800 Ladezyklen dokumentiert. Zudem können bereits regenerierte Batterien ein zweites Mal behandelt werden, um erneut etwa 90 Prozent ihrer Kapazität zu erreichen, was auf eine potenzielle mehrfache Verlängerung der Lebensdauer hinweist.
Unterschiede zu konventionellen Recyclingmethoden
Ein zentraler Unterschied zu herkömmlichen Recyclingverfahren besteht in der Handhabung der Batterien. Während bei traditionellen Methoden die Akkus zu einem dunklen Pulver, der sogenannten „Black Mass“, zermahlen werden, was zu einem Verlust der ursprünglichen Komponenten führt, zielt das Team der Cornell University darauf ab, die Batterien als komplexe Produkte zu betrachten, deren Einzelteile repariert und erhalten werden können.
Quellen: techbook, Bild
Dieser Text wurde mit Hilfe von künstlicher Intelligenz in Zusammenarbeit mit unserer Redaktion erstellt.
