de.wedoany.com-Bericht: Ein Forscherteam der Cornell University hat eine Batterierecycling-Methode namens Direct Electrode-to-Electrode Regeneration (DEER) entwickelt, die 95 % der Leistung von Altbatterien wiederherstellen und die Recyclingkosten um 56 % senken kann. Bei dieser Methode werden die Batterien nicht zerkleinert oder gemahlen, sondern die Elektroden werden durch chemische Reinigung direkt repariert, sodass sie in neuen Batterien wiederverwendet werden können.
Die derzeit gängigste Methode der Industrie zur Verarbeitung von Altbatterien ist die Verbrennung in Hochtemperaturschmelzöfen oder das Mahlen zu „Schwarzpulver", das anschließend mit ätzenden Säuren behandelt wird, um seltene Mineralien wie Nickel und Kobalt zu gewinnen. Dieses Recyclingverfahren ist teuer, verursacht hohe CO₂-Emissionen und ist stark umweltschädlich. Professor Fred H. Rhodes für Chemieingenieurwesen an der Duffield School of Engineering der Cornell University, Vibha Kalra, erklärte, dass die Methode die Batteriestruktur nicht zerstört, sondern sie repariert. Der Lösungsprozess hilft, die Kapazität der Batterie wiederherzustellen und den Kreislauf erheblich zu verkürzen.
Der Hauptgrund für das Versagen einer Batterie ist in der Regel nicht die Erschöpfung der Mineralien, sondern die allmähliche Bildung einer verkrusteten Schmutzschicht, der sogenannten Festelektrolyt-Grenzfläche (Solid Electrolyte Interphase), zwischen der positiven und negativen Elektrode während der Lade- und Entladezyklen. Diese Schmutzschicht behindert den Energiefluss, obwohl alle Materialien noch vorhanden sind. Herkömmliches Recycling erfordert die Zerstörung der gesamten Komponente zur Reinigung, während die DEER-Methode schonender vorgeht: Die Mitarbeiter öffnen das Batteriegehäuse, entnehmen die intakten Elektroden und tauchen sie in eine Lösung aus 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon. Diese Lösung löst die isolierenden Ablagerungen auf, während die innere Struktur der Elektroden vollständig erhalten bleibt. Dieser Prozess trägt auch dazu bei, die Luftverschmutzung zu verringern und den industriellen Wasserverbrauch drastisch zu senken.
Die globale Lieferkette für wichtige Batteriematerialien ist derzeit von Unterbrechungen bedroht. In den USA fehlen die notwendigen Mineralvorkommen für moderne Batterien, und man ist hauptsächlich auf Importe aus komplexen ausländischen Lieferketten angewiesen. Zudem fehlt die große Infrastruktur zur Raffination oder Wiederaufbereitung von zerkleinertem Batteriepulver. Die DEER-Methode eliminiert die Notwendigkeit einer teuren Übersee-Wiederaufbereitung, indem sie die Batteriekomponenten intakt hält, sodass der Recyclingprozess lokal, kostengünstig und schnell durchgeführt werden kann.
In der nächsten Phase plant das Forschungsteam, die DEER-Methode an größeren, industriellen Batterien zu testen und den Prozess anzupassen, um andere Formen der Batteriedegradation wie den permanenten Lithiumverlust zu bewältigen. Derzeit wurde die Technologie erfolgreich an Batterien mit einem Gesundheitszustand von 70 % bis 80 % getestet, was der typischen Ausfallschwelle für Elektrofahrzeuge entspricht. Die Forscher glauben, dass das Erholungsfenster durch die Berücksichtigung zusätzlicher Degradationsmechanismen weiter vergrößert werden kann. Die Forschungsergebnisse wurden am 9. Juni in der Fachzeitschrift „Energy and Environmental Science" veröffentlicht.
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