Eine neue Studie untersucht Lithium, einen Schlüsselbestandteil von wiederaufladbaren Batterien, und hebt dessen Anfälligkeit für Lieferkettenunterbrechungen hervor. Gleichzeitig zeigt sie auf, wie elektrochemische Recyclingverfahren Lithium effektiv aus Altbatterien zurückgewinnen können. Die Methode, die an gängigen lithiumhaltigen Batterietypen getestet wurde, beweist ihre Wirtschaftlichkeit und verspricht, Abläufe zu vereinfachen, Kosten zu senken und die Nachhaltigkeit und Attraktivität von Recyclingprozessen zu steigern. Die Forschung wurde von Professor Shawsu an der University of Illinois at Urbana-Champaign geleitet.

Das Team um Professor Shawsu beschrieb ein Verfahren, bei dem Batteriemetalle in ein organisches Lösungsmittel ausgelaugt und anschließend Lithium mithilfe einer elektrochemischen Zelle mit polymerbeschichteten Elektroden aufgefangen wird. Shawsu erklärte: „Die größte Herausforderung ist das Vorhandensein anderer Metalle in der Lithiumrückgewinnungslösung, insbesondere in organischen Auslaugungsprodukten. Um diese Herausforderung zu bewältigen, haben wir ein Copolymer entwickelt, das Lithium selektiv direkt aus organischen Lösungsmitteln binden und elektrochemisch regeneriert werden kann.“ Das Forschungsteam zerlegte Batterien im Labor und extrahierte die Metalle, um ein Gemisch aus Lithium und anderen Metallen zu erhalten. Dieses Gemisch wurde anschließend in eine elektrochemische Zelle überführt. Mit einem speziellen Copolymer beschichtete Elektroden wirkten wie ein Schwamm und banden gezielt Lithiumionen. Professor Xiao Su erklärte: „Indem man die mit Lithium beladene Elektrode in eine frische Lösung taucht und eine Spannung anlegt, gibt das Polymer Lithiumionen frei, die aufgefangen werden, während die anderen Metalle im ursprünglichen Auslaugungsprodukt verbleiben. Dieses elektrochemische Regenerationsverfahren ermöglicht die wiederholte Wiederverwertung von Lithium.“

Diese Forschung setzt den Trend der Wirtschaftlichkeitsanalyse in der Rohstoffrückgewinnung fort. Professor Xiao Su sagte: „Mithilfe eines dreistufigen Verfahrens ist die Lithiumgewinnung im Vergleich zu den Marktpreisen wirtschaftlich vorteilhaft.“ Dies deutet darauf hin, dass das neue Verfahren die Kosten deutlich senken oder mit bestehenden Lithiumproduktionsverfahren vergleichbar sein kann. Professor Xiao Su merkte jedoch auch an, dass die Ergebnisse des Machbarkeitsnachweises zwar vielversprechend seien, aber weitere Arbeiten erforderlich seien, um das System im großen Maßstab und in der Prozessmodellierung zu validieren. Er führte außerdem aus, dass diese elektrochemische Trenntechnologie nicht nur auf wässrige Phasen, sondern auch auf organische Lösungsmittel anwendbar sei. Dies trage zu einer zirkuläreren und nachhaltigeren Lithium-Lieferkette bei, erhöhe die Versorgungssicherheit und reduziere die Umweltauswirkungen von Lithiumgewinnungsmethoden wie dem Bergbau.

Weitere Informationen: Nayeong Kim et al., „Redox-Active Crown Ether Copolymers for Selective Recovery of Lithium from Waste Lithium-ion Batteries“, ACS Energy Letters (2025). Zeitschrifteninformationen: ACS Energy Letters