Innovationen im Bereich End-of-Life-Lithium

Um eine Lithium-Ionen-Batterie herzustellen, müssen die Komponenten abgebaut und veredelt werden. Kathoden werden gebaut und die Batterien hergestellt. Wenn diese Batterien ihre Ladung nicht mehr halten, müssen sie recycelt werden, um so viele Metalle und Kunststoffe wie möglich zurückzugewinnen.

Artikel von | ERI

Kürzlich wurde bekannt, dass ein Technologieunternehmen eine neue Lithium-Ionen-Batterie entwickelt hat, die einen kleineren Batterie-Fußabdruck hat. Es ersetzt den Graphit in den Anoden durch Silizium. Es enthält mehr Energie. Tatsächlich war die Energiedichte des Akkus beim Einsatz in einem Fitness-Tracker um etwa 20 % höher.

Derzeit stecken die neuen Siliziumanoden-Batterien in tragbaren Fitness-Trackern. Das Unternehmen, das sie entwickelt hat, unterhält Partnerschaften mit BMW und Daimler. Während die Technologie rund um die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien weiter voranschreitet, gibt es Innovationen bei der Entsorgung und dem Recycling von Lithium-Ionen-Batterien am Ende ihrer Lebensdauer?

Um eine Lithium-Ionen-Batterie herzustellen, müssen die Komponenten abgebaut und veredelt werden. Kathoden werden gebaut und die Batterien hergestellt. Wenn diese Batterien ihre Ladung nicht mehr halten, müssen sie recycelt werden, um so viele Metalle und Kunststoffe wie möglich zurückzugewinnen. Dadurch können sie wieder zur Herstellung neuer Batterien verwendet werden.

Die Leute glauben oft, dass es sich nicht um einen kosteneffizienten Prozess handelt. Die Wahrheit ist, dass Lithium-Ionen-Batterien aufgrund der Innovationen sowohl bei der Herstellung als auch beim Recycling eine kostengünstige Batterie in der Herstellung und im Recycling sind. Es kommt alles auf Veränderungen in der Technologie an.

Es gibt einen wichtigeren Grund, die Aufmerksamkeit auf das Recycling von Altbatterien zu richten. Experten gehen davon aus, dass die Vorräte an Kobalt und Lithium ab 2024 begrenzt sein werden. Es wird erwartet, dass die Vorräte an Nickel bis 2025 in Ordnung sein werden, aber irgendwann könnten auch diese Vorräte abnehmen. Fortschritte in der Batterieherstellung und die Konzentration auf das Recycling dieser wertvollen Materialien sind wesentliche Schritte in der Produktion.

Das US-Ministerium hat sich mit der National Electrical Manufacturers Association zusammengetan, um Recyclingstandards für Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln. Sobald diese Recyclingstandards in Kraft sind, rücken die Entsorgung und das Recycling von Altbatterien in den Mittelpunkt. Inzwischen arbeiten viele Unternehmen und Organisationen bereits intensiv daran, das Lithium-Ionen-Batteriesystem zu verändern.

Derzeit sind die Metalle in verbrauchten Lithium-Ionen-Batterien nicht minderwertig, da es sich um verschiedene Oxide handelt. Sie haben eine Vielfalt wie Lithium-Kobalt, Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt, Lithium-Nickel-Kobalt-Aluminium und Lithium-Eisenphosphat. Batteriehersteller achten auf reine Metalle. Qualität ist wichtig. Das Argonne National Laboratory des Energieministeriums hat eine kostengünstige Möglichkeit zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien entdeckt. Es ist nicht einfach.

Das DOE fand heraus, dass Schaumflotation die Materialien trennen kann. Wie funktioniert die Schaumflotation? Die Oxide der verbrauchten Batterien gelangen in Flotationstanks, und Luft wird eingepumpt, wobei die Mischer dabei helfen, die Lösung schaumig zu machen. Kathodenmaterialien sinken typischerweise zu Boden, nachdem sie Wasser aufgenommen haben. In diesem Fall fanden sie heraus, dass die Zugabe eines chemischen Zusatzstoffs, der die Absorption von Wasser verhinderte, dazu führte, dass das Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid schwimmte. Dadurch sank das Lithiummanganoxid ab.

Nach der Trennung testeten sie die Kathodenmaterialien. Sie hatten einen Reinheitsgrad von über 95 %. Dank dieser Entdeckung erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass Batteriehersteller recycelte statt neu gewonnene Batterien kaufen.

Eine Studie des Worcester Polytechnic Institute ergab, dass Batterien aus recycelten Materialien eine bessere Leistung erbringen. In dieser Studie von Professor Yan Wang wurde das recycelte Kathodenpulver getestet und mit dem neuen Pulver verglichen. Die recycelten Materialien hielten allesamt mehr als 50 % länger.

Das aus neuem Kathodenpulver hergestellte Pulver hatte nach 7.600 Zyklen nur noch 70 % Kapazität. Beim recycelten Kathodenpulver waren es 11.600 Zyklen, bevor die Kapazität auf 70 % gesunken war. In dieser Studie erwiesen sich recycelte Batterien als die beste Option.

An der Universität Birmingham hat das Team an neuen Möglichkeiten zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien gearbeitet. Sie fanden heraus, dass die kostengünstigste Methode darin bestand, die Batterien zu zerkleinern, die Komponenten einer chemischen Trennung zu unterziehen und die getrennten Materialien dann zu trennen und zu recyceln. Während ein Ofenprozess nur 70 % der Batteriekomponenten zurückgewinnt, sind es bei der Methode der Universität 90 %.

Unterdessen hat die Faraday Institution in Leicester den Einsatz von Ultraschallwellen zur Trennung der Materialien in Elektroden getestet. Das Team zerlegte die Lithium-Ionen-Batterien, anstatt sie zu schreddern. Anschließend wurden sie Ultraschallwellen ausgesetzt, was zu einer Genesungsrate von 80 % führte.

In welchen Geräten sind Lithium-Ionen-Akkus enthalten? Sie werden in allem verwendet, von Smartphones über Laptops und Autos bis hin zu tragbaren Gesundheits- und Fitness-Trackern. Als allgemeine Regel gilt: Wenn es wiederaufladbar ist, handelt es sich wahrscheinlich um einen Lithium-Ionen-Akku.

In den letzten ein bis zwei Jahren ist die Nachfrage nach vollelektrischen Fahrzeugen (EVs) von Unternehmen wie GM, Nissan, Rivan, Tesla und Volkswagen gestiegen. Damit einher gingen drastische Preissteigerungen bei Kobalt und Lithium. Laut einem Forbes-Bericht stiegen die Kobaltpreise im Jahr 2020 um nahezu 70 %, während die Lithiumpreise um 127 % stiegen.

Laut Pew Research sind in den USA derzeit 1,8 Millionen Elektrofahrzeuge zugelassen. Die Lebensdauer einer Lithium-Ionen-Batterie für ein Auto beträgt etwa 10 bis 20 Jahre. Die meisten Hersteller von Elektrofahrzeugen gewähren eine Garantie von 65.000 oder 100.000 Meilen bzw. 8 Jahren. Kia erhöht seine Garantie auf 100.000 Meilen/10 Jahre. Hyundai bietet lebenslange Garantien.

In heißeren Klimazonen kommt es tendenziell schneller zu einem Batterieverschleiß als in kälteren Klimazonen. Auch die Verwendung von Schnellladegeräten erwärmt diese Akkus und kann ihre Lebensdauer verkürzen. Egal wie es ausgeht, die meisten Batterien müssen innerhalb von 20 Jahren ausgetauscht werden, was bedeutet, dass Hunderttausende dieser Batterien am Ende recycelt werden müssen.

Fahrzeugbatterien haben in der Regel die längste geschätzte Lebensdauer. Kleinere Geräte wie Laptops, Gaming-Controller und wiederaufladbare Ohrhörer halten normalerweise nur 500 Mal aufgeladen, was etwa zwei bis drei Jahren entspricht. An diesem Punkt müssen sie verantwortungsvoll recycelt werden. An wen wenden Sie sich, wenn Sie diese Batterien recyceln müssen?

Sie können Ihre Lithium-Ionen-Batterien nicht in den Müll werfen. Während einige Leute sie immer noch in den Müll werfen, landen gefährliche Stoffe mittlerweile auf örtlichen Mülldeponien. Wenn der Akku während der Fahrt platzt, kann es zu Bränden kommen, bei denen der Fahrer des Müllwagens die brennende Ladung auf die Straße oder den Parkplatz kippen muss. Dies belastet nicht nur die Umwelt, sondern kann auch zu Straßensperrungen und Lkw-Ersatz führen.

Recyceln Sie Batterien stattdessen verantwortungsvoll bei einem Batterierecyclingunternehmen, das e-Steward-, NAID- und R2-zertifiziert ist. Das bedeutet, dass alle Recyclingschritte den Gesetzen entsprechen, sich auf die Sicherheit der Mitarbeiter konzentrieren und in den USA verarbeitet und niemals ins Ausland verschickt werden. Wenn sich Ihr Lithium-Ionen-Akku in einem Gerät wie einem Laptop oder einem Smartphone befindet, werden Ihre Daten vernichtet, um Diebstahl zu verhindern.

ERI ist auf das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien spezialisiert. Wir können Batterien am Standort unseres Kunden abholen und Batteriebehälter in Einzelhändlern, Wohnanlagen und Bürogebäuden zum Recycling zurücklassen. Wir bieten Batterie-Recyclingboxen an, die Sie selbst befüllen und mit einem frankierten Etikett an uns versenden können. Wir transportieren sie zurück zu einer unserer Anlagen zum Batterierecycling. Wenn Ihr Unternehmen von einem Sicherheitsrückruf betroffene Batterien bearbeiten muss, helfen wir auch dabei.

Alle Batterierecycling-Experten von ERI sind speziell für die Lagerung und Handhabung von Lithium-Ionen-Batterien geschult. Wir verarbeiten Batterien in den USA und versenden sie nicht außer Landes. Alle Batterien, die wir zum Recycling sammeln, werden gemäß Landes- und Bundesgesetzen recycelt. Erfahren Sie noch heute mehr über unser Recyclingprogramm für Trockenzellen und Lithium-Ionen-Batterien.

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