{"id":103585,"date":"2024-11-29T14:35:48","date_gmt":"2024-11-29T13:35:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=103585"},"modified":"2024-11-29T14:35:49","modified_gmt":"2024-11-29T13:35:49","slug":"akku-recycling-mit-zitronensaeure","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/akku-recycling-mit-zitronensaeure\/","title":{"rendered":"Akku-Recycling mit Zitronens\u00e4ure"},"content":{"rendered":"\n

Ein einfaches, hocheffizientes, kosteng\u00fcnstiges und dabei umweltfreundliches Verfahren k\u00f6nnte einen gangbaren Weg f\u00fcr ein nachhaltiges\u00a0Recycling<\/a>\u00a0verbrauchter Lithiumionen-Akkumulatoren ebnen: Au\u00dfer\u00a0Zitronens\u00e4ure<\/a>\u00a0m\u00fcssen keine weiteren Chemikalien zugegeben werden, um mehr als 99% der in NCM-Akkus enthaltenen Metalle Lithium,\u00a0Nickel<\/a>, Cobalt und\u00a0Mangan<\/a>\u00a0auszulaugen und abzutrennen. Das erhaltene Recycling-Material kann direkt wieder in NCM-Elektrodenmaterial umgewandelt werden, wie ein Forschungsteam in der Zeitschrift\u00a0Angewandte Chemie<\/em>\u00a0berichtet.<\/p>\n\n\n

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\u00a9 Wiley-VCH<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Vom Smartphone bis zum Elektrofahrzeug: Lithimionen-Akkus sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Daneben sind sie eine wichtige Komponente f\u00fcr die Energiewende, indem sie \u00fcbersch\u00fcssige Solar- und Windenergie speichern und bei Bedarf wieder ins Netz einspeisen. Die Kehrseite: Ihre begrenzte Lebensdauer sorgt f\u00fcr Unmengen verbrauchter Akkus, die gef\u00e4hrliche Schwermetalle und andere problematische Stoffe enthalten. Zudem werden die Metallressourcen ersch\u00f6pft.<\/p>\n\n\n\n

Recycling-Verfahren kranken meist am hohen Energieverbrauch, hohen Emissionen, begrenzter Materialr\u00fcckgewinnung oder regenerierten Materialien minderer Qualit\u00e4t. Oder sie ben\u00f6tigen sehr hohe Mengen an Chemikalien, sind kompliziert, teuer und erzeugen giftige Gase und Abw\u00e4sser. Eine Alternative stellt die Auslaugung mit biokompatiblen organischen S\u00e4uren wie Zitronens\u00e4ure dar. Das dabei \u00fcbliche Verfahren (Chelat-Gel-Verfahren) ben\u00f6tigt jedoch einen deutlichen \u00dcberschuss der S\u00e4ure und der pH-Wert muss kontinuierlich mit Ammoniak justiert werden \u2013 aufw\u00e4ndig und nicht sehr umweltfreundlich.<\/p>\n\n\n\n

Das Team von der Chinesische Universit\u00e4t f\u00fcr Bergbau und Technologie (Beijing), der Universit\u00e4t Fuzhou, der Universit\u00e4t f\u00fcr Chemieingenieurwesen Beijing sowie der Tsinghua-Universit\u00e4t, Shenzhen (China) um Guangmin Zhou und Ruiping Liu hat jetzt eine neuartige auf Zitronens\u00e4ure basierende Methode zur Auslaugung, Abtrennung und Wiederverwertung der Metalle aus NCM-Kathoden entwickelt. NCM ist ein Mischoxid aus Nickel, Cobalt und Mangan mit lamellarer Struktur. Zwischen den Schichten sind Lithiumionen eingelagert.<\/p>\n\n\n\n

Der Trick: Es wird nicht wie \u00fcblich mit einem \u00dcberschuss an Zitronens\u00e4ure gelaugt, sondern mit einer relativ geringen Menge. So dissoziieren nur zwei der drei S\u00e4uregruppen der Zitronens\u00e4ure. Die freigesetzten Protonen brechen die Lithium-Sauerstoff-Bindungen auf und setzen so Lithium-Ionen aus dem NCM in die L\u00f6sung frei. Auch die Bindungen zwischen den anderen Metallionen und den Sauerstoffionen werden gespalten. Nickel, Cobalt und Mangan gehen in L\u00f6sung, wo sie von den Zitronens\u00e4ure-Anionen als stabile Komplexe gebunden werden. Die dritte S\u00e4uregruppe der Zitronens\u00e4ure reagiert dann mit der Hydroxyl-Gruppe desselben Molek\u00fcls. Unter Ringschluss kommt es zu einer intramolekularen Veresterung (\u201eFischer-Lactonisierung\u201c). Dies erleichtert die Weiterreaktion der Zwischenstufen untereinander zu einem Polyester, der zu festen Partikeln geliert und leicht abgetrennt werden kann. Energieverbrauch und CO2<\/sub>-Emissionen sind deutlich geringer als bei konventionellen hydrometallurgischen Recycling-Methoden.<\/p>\n\n\n\n

Anschlie\u00dfend kann das Gel erhitzt und der organische Anteil verbrannt werden. So bildet sich wieder ein NCM-Schichtgitter mit eingelagerten Lithiumionen, das erneut als hochwertiges Elektrodenmaterial eingesetzt werden kann.<\/p>\n\n\n\n