Schwarzmasse aus Lithium-Ionen-Batterien zuverlässig analysieren

Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien gewinnt rasant an Bedeutung. Die Europäische Union schreibt eine Recyclingeffizienz von 65 % des durchschnittlichen Gewichts von Lithium-Ionen-Batterien vor. Im Mittelpunkt des Recyclingprozesses steht die sogenannte Schwarzmasse: ein körniges oder pulverförmiges Gemisch aus Graphit sowie Metallen wie Lithium, Kobalt, Kupfer, Nickel und Mangan, das bei der Aufbereitung von Altbatterien entsteht. Die präzise Analyse ihrer Zusammensetzung ist entscheidend – sowohl für die Bewertung der Rohstoffqualität als auch für die Funktion neuer Batterien. Die Herausforderung liegt dabei nicht nur in der Komplexität der Matrix, sondern auch in der Effizienz des Analyseprozesses: Unterschiedliche Elemente erfordern unterschiedliche Flammentypen und Kalibrierstrategien, und manuelle Verdünnungsschritte bremsen den Routinebetrieb. Diese Applikationsschrift zeigt, wie die Analyse von Hauptelementen in Schwarzmasse aus Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP) mit der High-Resolution Continuum-Source Flammen-AAS (HR-CS AAS) automatisiert und zuverlässig umgesetzt werden kann.

Durch die Kombination aus schnellsequenzieller Messung und automatischer Probenverdünnung lassen sich Aluminium, Kupfer und Lithium in einem vollständig automatisierten Analyseprozess bestimmen – ohne elementspezifischen Lampenwechsel, ohne manuelle Eingriffe bei Bereichsüberschreitungen. Die hohe spektrale Auflösung des Systems ermöglicht zudem die Identifikation und Korrektur möglicher spektraler Interferenzen direkt am Analytpeak.

Für vier LFP-Schwarzmasseproben unterschiedlicher Partikelgröße wurden nach Säureextraktion Wiederfindungen im Bereich von über 90 % ermittelt – ein Hinweis auf eine matrixungestörte Analyse. Die relative Standardabweichung der Dreifachmessungen lag durchgehend unter 2 %, was die Reproduzierbarkeit der Methode unterstreicht.

Welche Methodenparameter, Gerätekonfigurationen und Probenvorbereitungsschritte dabei zum Einsatz kommen – und wie sich die Ergebnisse der einzelnen Proben im Detail unterscheiden – zeigt die vollständige Applikationsschrift.