Das Meet Battery Research Center an der Universität von Münster hat Deutschland ein neues Verfahren zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien für Trockenproduktionsabfälle geschaffen.
Bei der herkömmlichen Batterieproduktion wird das aktive positive Elektrodenmaterial mit einem Lösungsmittel gemischt, um eine Aufschlämmung zu bilden und dann mit einem Aluminiumstromkollektor überzogen. Das Verfahren verwendet die Lösungsmittel N-Methyl-2-Pyrrolidon (NMP) und Polyvinylidenfluorid (PVDF) als Bindemittel. Danach muss die beschichtete Elektrode einem energieverhinderten Trocknungsprozess durchlaufen, und das verdampfte Lösungsmittel muss durch einen komplexen Prozess wiederhergestellt werden.
Im Gegensatz dazu verwendet das Trockenprozess Polytetrafluorethylen (PTFE) als Bindemittel ohne Verwendung von Lösungsmitteln. Dies spart Trockenschritte und senkt die Kosten. Diese Methode selbst erzeugt jedoch auch mehr Abfall. Ein Grund dafür ist, dass die groß angelegte Produktion neuer Technologien natürlich mehr Abfälle erzeugen wird, und das Trockenprozess erzeugt insbesondere ungleiche Kanten, nachdem die positive Elektrodenschicht poliert und geglättet ist, was abgeschaltet werden muss. Da die Kathodenschicht die teuerste Komponente in einer Batterie ist, muss diese Trimmabfälle so kostengünstig wie möglich recycelt werden.
Der neu entwickelte Recyclingprozess basiert auf der trockenen mechanischen Verarbeitung. Die Verwendung trockener mechanischer Mahlen kann das Recycling erfolgreich implementieren und skalieren, erklärt Maike Michelle Gnutzmann, Doktorandin an der Meet und der Baccara School of International Studies. In der Mühle ist der Kathodenverbund sanft vom Stromkollektor getrennt und bei niedrigen Geschwindigkeiten pelletisiert, um zu vermeiden, dass die Struktur des aktiven Materials beschädigt wird.
Das endgültige Pulver enthält aktive Substanzen, PTFE -Binder und leitfähiger Kohlenstoff und behält seine ursprüngliche Form bei. Das Pulver wird für die Elektrodenbeschichtung ohne weitere Verarbeitung wiederverwendet. Diese Methode vermeidet die Verwendung von hohen Temperaturen, Lösungsmitteln oder giftigen Chemikalien vollständig. Die im Rahmen der Studie durchgeführte Lebenszykluskostenanalyse bestätigt die wirtschaftliche Durchführbarkeit der Methode.
Die Forschungsergebnisse wurden im Scientific Journal Advanced Energy Materials zum Thema Recycling von Trockenverarbeitungslithium-Ionen-Batterie-Kathodenabfall nach trockenem mechanischen Verfahren veröffentlicht.