Hoffnung aus den USA - Neue Methode könnte Akku-Recycling revolutionieren

Lithium-Ionen-Akkus verlieren mit der Zeit an Leistung. Heute landen sie deshalb häufig im Recycling. Ein Forschungsteam aus den USA will das ändern. Statt alte Batterien vollständig zu zerlegen und daraus nur die Rohstoffe zurückzugewinnen, setzen die Wissenschaftler auf die Wiederaufbereitung wichtiger Bauteile. Der Ansatz soll Kosten sparen, den Energieaufwand senken und Batterien länger nutzbar machen.

Entwickelt wurde die Methode an der Cornell University . Die Forscher nennen sie „Direct Electrode-to-Electrode Regeneration“, kurz DEER. Im Mittelpunkt stehen die Elektroden. Sie gehören zu den wichtigsten Bestandteilen eines Akkus und sollen künftig erhalten bleiben, statt beim Recycling zerstört zu werden.

Nach Angaben des Teams verlieren viele Batterien ihre Leistung nicht deshalb, weil die Materialien verbraucht sind. Im Inneren bilden sich vielmehr Ablagerungen, die die chemischen Prozesse behindern. Um diese zu entfernen, entnehmen die Forscher die Elektroden und behandeln sie mit einer speziellen Lösung. Diese enthält die Verbindung 1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinon, kurz DMI. Sie soll die störenden Rückstände beseitigen, ohne die Bauteile selbst anzugreifen.

Auch der sparsame Umgang mit Rohstoffen spielt eine Rolle. „Als Lithium-Ionen-Akkus auf den Markt kamen, dachte niemand daran, dass diese Mineralien in der Erdkruste nur begrenzt vorkommen und man sie nicht unbegrenzt gewinnen kann“, sagt Vibha Kalra, Leiterin des Forschungsteams.

Laut Forschungsteam erreichten Batterien, die nur noch 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität hatten, nach der Behandlung wieder bis zu 95 Prozent.

Auch bei der Alterung zeigten sich Unterschiede. Unbehandelte Batterien verloren pro Ladezyklus durchschnittlich 0,072 Prozent ihrer Kapazität. Bei den mit DEER behandelten Zellen lag der Wert bei 0,042 Prozent. Diesen Effekt beobachteten die Forscher über rund 800 Ladezyklen hinweg.

Eine weitere Besonderheit: Selbst eine bereits regenerierte Batterie ließ sich noch einmal behandeln. Danach erreichte sie erneut rund 90 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität.

Beim herkömmlichen Recycling werden Batterien häufig zu einer dunklen Pulvermasse verarbeitet, die als „Black Mass“ bekannt ist. Darin stecken wertvolle Rohstoffe wie Lithium, Nickel, Kobalt oder Kupfer. Die ursprünglichen Bauteile gehen dabei jedoch verloren.

Genau das möchte das Cornell-Team verhindern. Eine begleitende Analyse kommt zu dem Ergebnis, dass die Verarbeitungskosten um 56 Prozent sinken könnten. Zudem sehen die Forscher Einsparpotenzial bei Wasserverbrauch und Emissionen.

Nach ihren Berechnungen würden mit DEER aufbereitete Batteriezellen etwa 15,25 US-Dollar pro Kilogramm kosten. Herkömmliche Verfahren kommen demnach auf rund 26,31 US-Dollar pro Kilogramm.

Ganz ersetzen kann die Technik bestehende Verfahren jedoch nicht. Laut dem Technik-Magazin „ Techspot “ hilft sie vor allem dann, wenn Leistungsverluste durch Ablagerungen verursacht wurden. Sind wichtige Bestandteile bereits dauerhaft beschädigt, bleibt klassisches Recycling notwendig.

Hinzu kommt: Die Batterien müssen weiterhin geöffnet werden, damit die Elektroden separat behandelt werden können.