Lithium-Ionen-Batterien mit recycelten Kathoden können Batterien mit Kathoden aus unberührten Materialien übertreffen und Tausende von zusätzlichen Ladezyklen überstehen, so eine Studie.
Die wachsende Nachfrage nach diesen Batterien, die Geräte von Smartphones bis hin zu Elektrofahrzeugen mit Strom versorgen, könnte das weltweite Angebot an einigen wichtigen Inhaltsstoffen wie Kobalt (SN: 07.05.19). Das Hochfahren des Recyclings könnte helfen, eine mögliche Knappheit zu vermeiden. Einige Hersteller befürchten jedoch, dass Verunreinigungen in recycelten Materialien die Batterieleistung beeinträchtigen können.
„Basierend auf unserer Studie können recycelte Materialien genauso gut oder sogar besser als Neuware sein“, sagt der Materialwissenschaftler Yan Wang vom Worchester Polytechnic Institute in Massachusetts.
Mit geschredderten Altbatterien extrahierten Wang und Kollegen die Elektroden und lösten die Metalle aus diesen Batteriestücken in einer sauren Lösung. Durch die Optimierung des pH-Werts der Lösung entfernte das Team Verunreinigungen wie Eisen und Kupfer und gewann über 90 Prozent der drei Schlüsselmetalle Nickel, Mangan und Kobalt zurück. Die zurückgewonnenen Metalle bildeten die Grundlage für das Kathodenmaterial des Teams.
In Tests, wie gut Batterien ihre Kapazität zur Energiespeicherung nach wiederholtem Gebrauch und Wiederaufladen beibehalten, übertrafen Batterien mit recycelten Kathoden solche, die mit brandneuen kommerziellen Materialien der gleichen Zusammensetzung hergestellt wurden. Es dauerte 11.600 Ladezyklen, bis die Batterien mit recycelten Kathoden 30 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität verloren hatten. Das ist etwa 50 Prozent besser als die respektablen 7.600 Zyklen für die Batterien mit neuen Kathoden, berichtet das Team am 15. Oktober in Joule. Diese Tausenden von zusätzlichen Zyklen könnten zu Jahren besserer Batterieleistung führen, sagt Wang.