Sauberes, skalierbares Verfahren zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien

"Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, Hochleistungsbatterien aus recycelten Materialien in großem Maßstab herzustellen"

22.07.2025

Forscher des Worcester Polytechnic Institute (WPI) haben unter der Leitung von Professor Yan Wang, William B. Smith Professor of Mechanical and Materials Engineering, eine neue, skalierbare Methode entwickelt, um Lithium-Ionen-Batterien auf effiziente und umweltfreundliche Weise zu recyceln.

Die Forschungsarbeit des Teams mit dem Titel "Upcycling Mixed Spent Ni-Lean Cathodes into Ni-Rich Polycrystalline Cathodes" wurde kürzlich in der Zeitschrift Energy Storage Materials veröffentlicht, einer multidisziplinären, von Experten begutachteten Zeitschrift, die sich mit den Themen Materialien und Energie beschäftigt. Der Artikel beschreibt ein innovatives hydrometallurgisches Upcycling-Verfahren, das im Vergleich zu herkömmlichen Recyclingmethoden sowohl Umwelt- als auch Leistungsvorteile bietet.

Das Verfahren zielt speziell auf verbrauchte gemischte Nickel-Mager-Kathodenmaterialien (Ni-Mager) ab, die häufig in gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien zu finden sind. Herkömmliche Recyclingverfahren haben Schwierigkeiten, diese Materialien effektiv zurückzugewinnen, und sind oft auf energieintensive Prozesse angewiesen, die einen geringeren Wert erzeugen. Im Gegensatz dazu werden bei Wangs Ansatz mehr als 92 % der kritischen Metalle - Nickel, Kobalt und Mangan - zurückgewonnen und in Hochleistungs-Kathodenpulver umgewandelt.

Tests haben gezeigt, dass die mit diesen recycelten Materialien hergestellten Batterien genauso leistungsfähig sind wie die aus neuen Materialien hergestellten: Sie behalten nach 500 Ladezyklen 88 % ihrer Kapazität und nach 900 Zyklen in kommerziellen Pouch-Zellen über 85 % ihrer Kapazität. Das neue Verfahren verbraucht außerdem 8,6 % weniger Energie als herkömmliche hydrometallurgische Methoden und reduziert die Kohlenstoffemissionen erheblich - 13,9 % im Vergleich zum herkömmlichen Recycling und etwas mehr als beim direkten Upcycling.

"Diese Arbeit befasst sich nicht nur mit den Umweltproblemen von Batterieabfällen, sondern trägt auch dazu bei, unsere Abhängigkeit vom Bergbau für wichtige Materialien zu verringern", so Wang. "Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, Hochleistungsbatterien aus recycelten Materialien in großem Maßstab herzustellen, was für den Aufbau einer nachhaltigeren und widerstandsfähigeren Batterielieferkette von entscheidender Bedeutung ist.

Mit dieser Innovation werden zwei große Herausforderungen direkt angegangen: die wachsende Menge an Batterieabfällen und die weltweite Nachfrage nach wichtigen Materialien für Elektrofahrzeuge und andere saubere Energietechnologien. Da sich die Industrie und die politischen Entscheidungsträger auf nachhaltige Lösungen konzentrieren, könnte dieser Fortschritt eine Schlüsselrolle beim Aufbau einer kreislauforientierten und klimabewussten Batteriewirtschaft spielen.

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Originalveröffentlichung

Jiahui Hou, Zifei Meng, Xiaotu Ma, Zexin Wang, Jaemin Kim, Zhenzhen Yang, Jianguo Wen, Maksim Sultanov, Mert Akin, Madhuri Thakur, Yan Wang; "Upcycling Mixed Spent Ni-Lean Cathodes into Ni-Rich Polycrystalline Cathodes"; Energy Storage Materials, Volume 80

https://www.chemie.de/news/1186744/sauberes-skalierbares-verfahren-zum-recycling-von-lithium-ionen-batterien.html