Ein neuer „Klebstoff“ könnte Lithium herstellen

Das Recycling von Batterien ist von entscheidender Bedeutung, doch aktuelle Techniken, wie beispielsweise das kontrollierte Verbrennen alter Akkus, können giftige Materialien freisetzen. Laut Lawrence Berkeley National Laboratory gibt es eine sicherere und günstigere Option.

Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien für Elektroautos und Unterhaltungselektronik hat angesichts knapper weltweiter Vorräte an teuren Metallen wie Lithium, Nickel und Kobalt dringende Priorität, hat aber auch eine Kehrseite: Aktuelle Techniken wie die kontrollierte Verbrennung können giftige Chemikalien freisetzen. Wissenschaftler des Lawrence Berkeley National Laboratory sagen jedoch, sie hätten eine Lösung gefunden: ein neues Material, das es ermöglicht, alte Lithium-Ionen-Zellen nur mit Wasser zu recyceln. Und es könnte das Batterierecycling bald billiger und sicherer machen.

Batteriezellen verwenden klebstoffartige Bindemittel, um die positiv geladene Kathode und die negativ geladene Anode – die Elemente, die Strom übertragen – zusammenzuhalten. Das Material von Lawrence Berkeley ist ein „schnell freisetzendes“ Bindemittel aus zwei weit verbreiteten Polymeren, das sich auflöst, wenn es in alkalischem Wasser mit Raumtemperatur, das Natriumhydroxid enthält, gegeben wird. Die Batteriemetalle könnten dann aus der Lösung herausgefiltert und an der Luft getrocknet werden, sagten die Forscher. Es gibt kein Brennen und keine Freisetzung von Giftstoffen.

Ein Forscher am Lawrence Berkeley National Laboratory besitzt Proben des Schnellbindemittels, das entwickelt wurde, um das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien sicherer und billiger zu machen.

Die Forschung geht bereits in kommerzielle Tests mit Onto Technologies über, einem Recycling-Startup in Bend, Oregon. Wenn alles gut geht, könnte das neue Bindemittel innerhalb von „zwei bis fünf Jahren“ in Lithium-Ionen-Batterien zum Einsatz kommen, sagte Gao Liu, ein leitender Wissenschaftler im Berkeley-Labor, gegenüber Forbes.

Unternehmen wie Redwood Materials unter der Leitung von Tesla-Mitbegründer JB Straubel und das in Toronto ansässige Unternehmen Li-Cycle sammeln Milliarden von Dollar, um in ganz Nordamerika groß angelegte Recyclinganlagen zu bauen, von denen sie hoffen, dass sie sich eines Tages als wichtige Lieferanten der Rohstoffmetalle Elektro positionieren Fahrzeugbatterien, die am meisten benötigt werden. Dies wird wahrscheinlich von entscheidender Bedeutung sein, da in den nächsten Jahren Dutzende neuer Batteriefabriken von Unternehmen wie General Motors, Ford, Tesla, Toyota, Hyundai und Panasonic eröffnet werden sollen.

Zu den Wissenschaftlern, die den Schnellverschlussbinder entwickelt haben, gehören Robert Kostecki, Gao Liu, Chen Fang und Muhammad Ihsan Ul Haq.

„Wenn man sich anschaut, wie viel Lithium-Ionen-Produktion in den nächsten zehn Jahren ans Netz gehen wird, wächst sie um etwa 30 % pro Jahr“, sagte Liu. „Die (Menge an) Batterien, die wir in zehn Jahren recyceln müssen, wird also ein so wachsendes Geschäft sein.“

Während Lithium-Ionen-Batterien hervorragend dazu geeignet sind, Abgase und klimaschädliche Kohlenstoffemissionen zu vermeiden, sind sie beim Verbrennen schmutzig. Wenn beispielsweise ein Tesla-Akku Feuer fängt, setzt er eine Reihe schädlicher Giftstoffe und Polyfluoralkylsubstanzen oder PFAS-Chemikalien frei, die mit einer Reihe von Gesundheitsproblemen für den Menschen verbunden sind.

Bemerkenswert ist, dass das Bindemittel des Lawrence Berkeley Lab keine PFAS-Chemikalien enthält.

„Die Entwicklung eines Bindemittels ohne (PFAS-Chemikalien) war schwierig, aber es ist außerordentlich wichtig für die Zukunft“, sagte Steve Sloop, CEO von OnTo, in einer per E-Mail gesendeten Erklärung. „Die Kunden wollen sie nicht, da sich ein Zusammenhang mit Gesundheitsproblemen abzeichnet, und ich denke, dass die Regulierungsbehörden bald zustimmen werden, dass wir diese Chemikalien nicht weiterhin verwenden dürfen.“

Laut Lawrence Berkeley kostet das Bindemittel etwa ein Zehntel des Preises von zwei der am häufigsten verwendeten kommerziellen Bindemittel. Und das Team, das das Material entwickelt hat, geht davon aus, dass es neben Batterien für Elektrofahrzeuge auch für Batterien jeder Größe verwendet werden kann, von denen in Mobiltelefonen bis hin zu riesigen Batterien, die Energieversorger zum Speichern von Strom verwenden.