Effizientes direktes Recycling von verbrauchten Kathodenmaterialien in Lithium-Ionen-Batterien

Die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) ist in den letzten Jahren stark gestiegen, angetrieben durch das schnelle Wachstum der Elektrofahrzeuge (EVs) und aufkommende Energiespeichertechnologien. Doch dieser Anstieg der Nachfrage ist auch auf einen signifikanten Anstieg der Anzahl verbrauchter Batterien zurückzuführen. Angesichts des Potenzials für Umweltverschmutzung durch Abfall ist es absolut entscheidend, die Rückgewinnung und das Recycling dieser gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien zu priorisieren. Die gängigen Techniken, die in großindustriellen Umgebungen für das Batterierecycling eingesetzt werden, sind Pyrometallurgie und Hydrometallurgie. Dies sind entscheidende mehrstufige Prozesse, die besonders für Materialien geeignet sind, die Kobalt (Co) und Nickel (Ni) enthalten, wie z.B. NMC (LiNi x Mn y Co z O 2 ). Neben NMC gab es in den letzten Jahrzehnten einen Anstieg der Verwendung von LFP (LiFePO 4 ) als Kathodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen weltweit. Allerdings sind diese etablierten industriellen Recyclingmethoden für LFP nicht anwendbar aufgrund des im Vergleich niedrigeren Wertes von Eisen. Dies erfordert die Verfolgung direkter Recyclingansätze. Um dieses Ziel zu erreichen, sticht das direkte Recycling als die am besten geeignete Technik zur Regenerierung verbrauchter Batterien hervor. Im Gegensatz zu Prozessen, die auf lösungsbasierten oder hochtemperaturbasierten Schritten beruhen, die potenziell verschwenderische Schritte beinhalten, zielt dieser Ansatz darauf ab, den Energieverbrauch und die Kosten zu senken, während die Umweltintegrität durch eine sorgfältige Nutzung von Ressourcen, Materialien und Energie gewahrt bleibt. Folglich richten wir unsere Aufmerksamkeit auf dieses spezifische LFP-Material, was uns dazu bringt, ein direktes Recyclingverfahren für gebrauchte LFP-Kathoden über einen chemischen Lithierungsprozess bei Raumtemperatur in einer Lösung, die Lithiumiodid (LiI) und verschiedene Lösungsmittel enthält, im Detail zu beschreiben. Referenzen: (1) Y. Jin, T. Zhang, M. Zhang, Fortschritte in der intelligenten Regeneration von Kathodenmaterialien für nachhaltige Lithium-Ionen-Batterien, Adv. Energy Mater. 12 (2022), 2201526. (2) Ouaneche, T. et al. Effiziente Regeneration von verbrauchtem LiFePO 4 bei Raumtemperatur durch direkte chemische Lithierung. 579 , J. Power Sources (2023) 233248. Abbildung 1.