Ein Forschungsteam der Rice University unter der Leitung von James Tour hat ein innovatives Verfahren namens Two-Step Flash Joule Heating-Chlorination-Oxidation (FJH-ClO) entwickelt, das Lithium und Übergangsmetalle effizient aus verbrauchten Lithium-Ionen-Batterien trennt. Dieses energieeffiziente Verfahren, das ohne Säuren auskommt, bietet eine Alternative zu herkömmlichen, energieintensiven und umweltschädlichen Batterierecycling-Technologien und ist angesichts der weltweit steigenden Nachfrage nach Batterien für Elektrofahrzeuge und tragbare Elektronikgeräte besonders wichtig. Die in der Fachzeitschrift *Advanced Materials* veröffentlichte Studie dürfte die Methoden zum Recycling von Batteriematerialien revolutionieren.
Herkömmliche Recyclingverfahren sind häufig mit Problemen wie hohem Energieverbrauch, erheblicher Abwasserproduktion und dem häufigen Einsatz korrosiver Chemikalien verbunden. Das FJH-ClO-Verfahren vermeidet den Einsatz aggressiver Chemikalien durch kurzes Erhitzen und Luftzirkulation. Zunächst wird das Batteriematerial kurz in Chlorgas erhitzt und zersetzt. Anschließend erfolgt eine zweite Erhitzung an Luft, wodurch die Metalle in eine Form überführt werden, die sich vom Lithium trennen lässt. Lithium liegt als Chlorid vor und lässt sich leicht mit Wasser extrahieren. Dieser schnelle und kontrollierte Erhitzungsprozess ermöglicht eine sauberere und effizientere Trennung. Tests zeigen, dass mit dem neuen Verfahren nahezu alle Wertstoffe aus Altbatterien, darunter Lithium, Kobalt und Graphit, mit extrem hoher Reinheit zurückgewonnen werden können. Im Vergleich zu bestehenden Methoden halbiert sich der Energieverbrauch, der Chemikalienverbrauch sinkt um 95 % und die Kosten werden deutlich gesenkt.
„Das FJH-ClO-Verfahren stellt die traditionelle Annahme in Frage, dass Batterierecycling auf Säureauslaugung beruhen muss“, so Professor Thur, TT und WF Chao Professor für Chemie sowie Professor für Materialwissenschaften und Nanoengineering. „Es handelt sich um eine schnelle und präzise Extraktionsmethode, die sowohl materialschonend als auch umweltfreundlich ist.“ Erstautor Shichen Xu betonte ebenfalls die wissenschaftliche Strenge und die praktische Anwendbarkeit der Forschung. Nachdem das FJH-ClO-Verfahren im Labormaßstab validiert wurde, plant das Forschungsteam, es mithilfe des Startups Flash Metals US zu skalieren und so den Weg für eine großtechnische Implementierung und Integration in die Lieferkette von Batterien zu ebnen.
Weitere Informationen: Shichen Xu et al., „Ultimate Recycling of Spent Lithium-ion Batteries Using Flash Joule Heating“, *Advanced Materials* (2025). Zeitschrifteninformationen: *Advanced Materials*
