Volgens berichten in de buitenlandse media hebben Chinese onderzoekers in het Duitse tijdschrift "Applied Chemistry" (Angewandte Chemie) een nieuwe methode geïntroduceerd om lithium terug te winnen uit gebruikte lithium-ionbatterijen.
Het recyclen van lithium-ionbatterijen is een moeilijke taak, en het proces van het terugwinnen van hoogwaardig lithium voor hergebruik is complex en duur. Het doel van de meeste recyclingprocessen is om lithium uit de kathode te halen, waar het grootste deel van het lithium zich bevindt wanneer de batterij leeg is. Dit lithium slaat echter samen met andere metalen in de kathode neer en is moeilijk te scheiden.
Het extraheren van lithium uit de anode (die voornamelijk uit grafiet bestaat) is aanzienlijk efficiënter en kan worden uitgevoerd zonder de batterij vooraf te ontladen. Vanwege de hoge reactiviteit bestaat er echter een hoog risico op brand en explosie als het lithium in de anode zoals gebruikelijk uit een waterige oplossing lekt. Bij deze reacties kunnen grote hoeveelheden energie vrijkomen en waterstof ontstaan.
Het team onder leiding van Yuguo Guo en Qinghai Meng van het Instituut voor Chemische Wetenschappen van de Chinese Academie van Wetenschappen (ICCAS) en de Universiteit van Chinese Academie van Wetenschappen (UCAS) heeft nu een alternatieve methode ontwikkeld die deze problemen vermijdt. In plaats van water gebruikten de onderzoekers een niet-protonische organische oplossing om lithium uit de anode te winnen. Niet-protonische stoffen kunnen geen waterstofionen afgeven en kunnen dus geen waterstofgas vormen.
De oplossing bestaat uit polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's) en ether als oplosmiddel. Sommige PAK's kunnen positief geladen lithiumionen en een elektron uit de grafietanode absorberen. Onder milde omstandigheden is deze redoxreactie gecontroleerd en zeer efficiënt. Met behulp van de PAK-pyreen in tetraethyleenglycol-dimethylether kan het actieve lithium in de anode vrijwel volledig worden opgelost.
Een ander voordeel is dat de resulterende lithium-PAK-oplossing direct als reactant kan worden gebruikt, bijvoorbeeld om lithium aan een nieuwe anode toe te voegen bij het voorbehandelen of regenereren van een gebruikte kathode. Het PAK/oplosmiddelsysteem kan worden aangepast om te worden geoptimaliseerd voor het materiaal dat wordt verwerkt. .
Dit efficiënte en kosteneffectieve recyclingproces vermindert niet alleen de veiligheidsrisico's, maar helpt ook verspilling te voorkomen en opent nieuwe perspectieven voor duurzame recycling van lithium-ionbatterijen.
