Untersuchungen zur in‐vitro ‐Toxizität von Elektrolyten für Lithium‐Ionen‐Batterien unter Berücksichtigung elektrochemischer Alterungsprozesse

Zusammenfassung Lithium‐Ionen‐Batterien (LIB) spielen bereits seit Jahren eine wichtige Rolle in vielen Lebensbereichen moderner Gesellschaften. Zum einen tragen sie als Energiespeicher in batterieelektrischen Fahrzeugen, sofern diese mit Strom aus erneuerbaren Energien geladen werden, zur Verringerung der CO 2 ‐Emissionen des Verkehrssektors bei. Zum anderen ermöglichen die kleinen und leichten Batterien einen umfassenden Einsatz mobiler Anwendungen und haben dadurch einen wesentlichen Anteil an der Digitalisierung. Infolgedessen steigt sowohl für Verbrauchende die Wahrscheinlichkeit des Kontaktes mit Batteriebestandteilen, als auch für Beschäftigte in Herstellung und Recycling. Über die davon ausgehenden Gefahren ist wenig bekannt, und gerade der am leichtesten freizusetzende Bestandteil von LIB, der Elektrolyt, ist toxikologisch nur unzureichend erforscht. Zudem beruhen vorliegende Bewertungen bisher auf Daten zu den Reinstoffen. Im Rahmen dieser Arbeit sollte der Einfluss der in der Batterie ablaufenden Alterungsprozesse auf die Toxizität von drei Elektrolytgruppen untersucht werden. Die Alterung der Elektrolyte wurde sowohl thermisch – durch Lagerung bei erhöhter Temperatur – als auch elektrochemisch – durch das Laden und Entladen der LIB – herbeigeführt. Alle untersuchten Elektrolyte leiten sich von LP57 ab, einem weit verbreiteten Basiselektrolyten bestehend aus Ethylencarbonat (EC) und Ethylmethylcarbonat (EMC) als Lösungsmitteln und Lithiumhexafluorophosphat als Leitsalz. Diesem wurden Additive zur Bildung stabiler Passivierungsschichten auf den Elektroden zugesetzt, die eine andauernde Zersetzung des Elektrolyten während der Nutzung der Batterie verhindern sollen, aber auch toxikologische Relevanz haben können.