Ein Forschungsteam der Rice University in den USA hat eine neuartige Technologie zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt, die hochreines Lithiumhydroxid direkt aus dem Kathodenmaterial verbrauchter Batterien mittels eines elektrochemischen Verfahrens extrahiert. Diese Technologie bietet eine sauberere und effizientere Lösung für das Recycling von Akkumulatoren und dürfte die Entwicklung der Lithium-Recyclingindustrie fördern.

„Wir haben eine grundlegende Frage aufgeworfen: Wenn beim Laden einer Batterie Lithium aus der Kathode freigesetzt wird, warum nutzen wir dann nicht dieselbe Reaktion, um es zurückzugewinnen?“, sagte Sibani Lisa Biswal, Leiterin des Fachbereichs Chemie- und Bioingenieurwesen an der Rice University. „Durch die Kombination dieser chemischen Reaktion mit einem kleinen elektrochemischen Reaktor können wir Lithium sauber abtrennen und die spezifischen Salze herstellen, die Hersteller benötigen.“ Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Joule veröffentlicht.

Das Forschungsteam nutzte einen Nullspalt-Membranelektrodenreaktor, der für den Recyclingprozess ausschließlich mit Strom, Wasser und Batterieabfällen auskommt. Bei der Verarbeitung von Kathodenmaterialien wie Lithiumeisenphosphat passieren Lithiumionen eine Kationenaustauschmembran und gelangen in den Wasserstrom, wo sie sich mit Hydroxidionen zu Lithiumhydroxid mit einer Reinheit von über 99 % verbinden. Dieses Verfahren benötigt lediglich 103 Kilojoule Energie pro Kilogramm Abfall – deutlich weniger als herkömmliche Säureauslaugungsverfahren.

Haotian Wang, außerordentlicher Professor am Institut für Chemische und Biomolekulare Verfahrenstechnik der Rice University, erklärt: „Die direkte Herstellung von hochreinem Lithiumhydroxid kann den Weg für dessen Wiederverwendung in neuen Batterien verkürzen. Dies bedeutet weniger Verarbeitungsschritte, weniger Abfall und eine widerstandsfähigere Lieferkette.“ Experimente zeigen, dass diese Technologie für verschiedene Batteriesysteme anwendbar ist, darunter Lithium-Eisenphosphat-, Lithium-Manganoxid- und Nickel-Mangan-Kobalt-Batterien.

Forscher haben 1000-stündige Stabilitätstests an einem 20 Quadratzentimeter großen Reaktor durchgeführt, in denen sie 57 Gramm industrielles Rußmaterial verarbeiteten und eine Lithium-Rückgewinnungsrate von nahezu 90 % erzielten. Das Team demonstrierte zudem ein direktes Rolle-zu-Rolle-Verfahren zur Verarbeitung von Aluminiumfolien-Elektrodenrollen und bietet damit eine praktikable Lösung für automatisierte Recycling-Produktionslinien. Diese Lithiumbatterie-Recycling-Technologie zeigt dank optimiertem Reaktordesign und verbesserter Trennmembranleistung vielversprechende Perspektiven für die industrielle Anwendung.

Weitere Informationen: Yuge Feng et al., „Direkte elektrochemische Rückgewinnung von Lithium aus Lithium-Ionen-Batteriekathoden zur Gewinnung von hochreinem Lithiumhydroxid-Rohmaterial“, Joule (2025). Zeitschrifteninformationen: Joule