Sekundenschnelles Recycling für nachhaltige Batterien der Zukunft

Der Markt für Lithium-Ionen-Batterien ist schon jetzt 50 Milliarden Dollar schwer. In zehn Jahren sollen es 200 Milliarden sein. Ungefähr zur gleichen Zeit wird die Menge an notwendigen Rohstoffen die Menge der weltweit abgebauten Zutaten übersteigen.

So oder so ähnlich gestaltet sich die Zukunft auch bei anderen Rohstoffen für andere Batterietypen. Zu nennen wären da beispielsweise Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Akkumulatoren. Die sind wegen ihrer extremen Haltbarkeit als Stromspeicher von Interesse.

Höchste Zeit also, das Recycling der schon jetzt in riesigen Stückzahlen ausgemusterten Akkus neu zu denken. So ist das Auflösen der gesamten Struktur in die einzelnen Elemente extrem energie- und zeitintensiv.

Ein weiterer Ansatz, das organische Waschen der Kathode, kann zwar alte Batterien wie in ihren Ausgangszustand versetzen, ist aber nicht minder aufwendig. Um den immer weiter steigenden Bedarf nach Batteriespeichern zu erfüllen, sind die bestehenden Techniken somit keineswegs ideal.

Schnell und effizient

Das klingt bei einer Methode, die an der Rice University, Houston, Texas, vorgestellt wurde, ziemlich anders. Ohne Lösungsmittel, dafür mit Hitze und einem starken Magnetfeld lässt sich das Kathodenmaterial extrahieren.

Batterieschrott auf Kobalt-Basis wird auf knapp 2.200 °C erhitzt und zwar in wenigen Sekunden. Dann wird der ferromagnetische Anteil mithilfe eines Elektromagneten extrahiert. Auf diese Weise bleiben beispielsweise Unreinheiten zurück.

Das Kathodenmaterial behält seine chemische Zusammensetzung und vor allem seine Kristallstruktur. Laut der Studie können aus unterschiedlichen Kathodenmaterialen mit dieser Technik jeweils mehr als 90 Prozent der behandelten Masse gewonnen werden.

Anschließend lässt sich das Material, das mit dem ursprünglich genutzten im Grunde identisch ist, wieder für den Bau von Batterien genutzt werden. Weil der Prozess nur wenige Sekunden dauert, ist der Energieaufwand überschaubar.

Und zudem ist es eine bemerkenswerte Abkürzung, um alte Akkus wieder nutzen zu können - also zumindest die Kathoden, die 35 Prozent des Gewichts und 45 Prozent des Wertes einer Batterie ausmachen.