Akku-Recycling: Forscher wollen NMC-Kathoden „reaktivieren“

Ein Projekt an der Hochschule Esslingen widmet sich der Frage, wie NMC-Kathodenmaterial, das Nickel, Mangan, Kobalt und Lithium enthält, effizient recycelt werden kann. Der Ansatz: Die Wissenschaftler wollen die Kathode nicht zerlegen, sondern „reaktivieren“.

Im Forschungsprojekt „ReKath – Reaktivierung von NMC Kathodenmaterial“ streben die Initiatoren eine Alternative zum herkömmlichen Recycling-Verfahren an. Denn bisher werden NMC-Kathoden in ihre chemischen Grundstoffe zerlegt. Dies sei kompliziert, energieaufwendig und kostenintensiv, vergegenwärtigt Claudia Schöberl von der Hochschule Esslingen. Stattdessen wollen die Beteiligten die Kathode reinigen und nachbehandeln. Die zweite Forschungsstelle des Projekts ist dabei das unabhängige Forschungsinstitut für Edelmetalle und Metallchemie (fem) in Schwäbisch Gmünd, das die elektrotechnische Eignung des Materials untersucht.

„Im Forschungsprojekt DeMoBat, an dem wir ebenfalls beteiligt waren, hat sich gezeigt, dass sich die Zusammensetzung des NMCs kaum verändert, wenn es in einem wasserbasierten Verfahren zurückgewonnen wird“, führt Schöberl aus. Die Ergebnisse zeigten aber auch, dass die elektrochemische Aktivität im Vergleich zu neuem Kathodenmaterial sehr gering sei. Deshalb wollen die Forscher das Recyclingmaterial reaktivieren: „Mit einem einfachen Reinigungsverfahren sollen Fremdphasen, in Form von Aluminium, Graphit, Fluorverbindungen und Kupfer entfernt werden. Der geringe Verlust an Lithium kann durch Behandlung mit Lithiumsalzen wieder angehoben werden“, heißt es in einer begleitenden Mitteilung.

Entscheidend ist dabei jedoch eine „kristallchemische Restrukturierung“ des Oberflächenbereichs der NMC-Partikel. „Unsere Hypothese ist, dass die schwache elektrochemische Aktivität der untersuchten Materialien vor allem an einer Veränderung der Kristallstruktur im Oberflächenbereich liegt. Durch Glühen und Wiedereinbauen von Lithiumionen sollte die ursprüngliche Kristallstruktur wieder hergestellt werden können“, so Projektleiter Stephan Appel.

Das direkte Recycling-Verfahren mit Reaktivierung ist in den Augen der Projektinitiatoren besonders für kleine und mittelständische Recyclingunternehmen und für Anlagenhersteller interessant, „da es im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren einfacher, wirtschaftlicher und energiesparender ist“. Dadurch könne es indirekt auch zur Abschwächung geopolitischer Risiken beitragen.

Die Europäische Union strebt bis 2035 bekanntlich einen verbindlichen Recyclingwert von mindestens 20 Prozent Kobalt, zwölf Prozent Nickel und zehn Prozent Lithium an. Diese Werte fixierte die EU diesen Monat in einer umfassenden Batteriemarkt-Regulation, über die wir hier ausführlich berichtet haben.
hs-esslingen.de