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19-05-2016 | Batterie | Nachricht | Article

Wie sich Lithiumcarbonat aus Zinnwaldit und Altbatterien gewinnen lässt

Author:
Christiane Brünglinghaus
3 min reading time

Freiberger Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Lithiumcarbonat sowohl aus Zinnwaldit als auch aus Altbatterien gewinnen lässt. Dieses Verfahren haben sie sich nun patentieren lassen.

Forscher der TU Bergakademie Freiberg haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich der auf dem Weltmarkt stark nachgefragte Rohstoff Lithiumcarbonat sowohl aus dem Lithiummineral Zinnwaldit als auch aus Altbatterien gewinnen lässt. Diese Verfahren haben sich die Wissenschaftler nun patentieren lassen. Insbesondere im Bereich Elektromobilität ist Lithium für Energiespeicher derzeit unverzichtbar.

Das Verfahren zur Gewinnung von Lithium aus Altbatterien ist eine Weiterentwicklung des bereits von den Forschern der TU Bergakademie Freiberg entwickelten Verfahrens "Hybride Lithiumgewinnung". Martin Bertau, Professor für Technische Chemie an der TU Bergakademie Freiberg und seinem Team sei es dabei gelungen, aus dem silikatischen Lithiumerz Zinnwaldit Lithiumcarbonat zu gewinnen. Zinnwaldit gehört zu dem Glimmern und enthält unter anderem Aluminium, Eisen, Fluor und Lithium.

Lithiumcarbonat aus Zinnwaldit gewonnen

Das zerkleinerte Material des Zinnwaldit wird zunächst auf circa 1000 °C erhitzt. Dabei komme es zu einer Phasenumwandlung, wobei aus dem Zinnwaldit neue Mineralphasen gebildet werden, erklären die Forscher. Hauptkomponente sei das lithiumreiche Silikat β-Spodumen. "Mit dem von uns entwickelten Verfahren kann unter Zugabe von CO2 und Wasser als Laugungsmedium das im Spodumen enthaltene Lithium zu Lithiumhydrogencarbonat überführt werden. Die gering konzentrierte Lithiumhydrogencarbonat-Lösung lässt sich mithilfe der Elektrodialyse anreichern. Wird das dabei erhaltene Konzentrat erhitzt, entweicht das CO2 und es entsteht Lithiumcarbonat, welches sich einfach abtrennen lässt“, erläutert Bertau. "Das CO2 wird zudem im Kreislauf geführt und nicht in die Atmosphäre abgegeben", ergänzt Gunther Martin, Doktorand am Institut für Technische Chemie, der das Verfahren maßgeblich mitentwickelt hat.

Verfahren auch für Altbatterien einsetzbar

Nun konnten die Forscher zeigen, dass dieses Verfahren auch für Altbatterien einsetzbar ist. Der entladene Akkumulator wird zunächst zerkleinert. Anschließend werden die darin enthaltenen Metalle und Kunststoffe von den nichtmagnetischen Schicht- und Elektrolytmaterialien, der so genannten „Schwarzmasse“, abgetrennt, so die Forscher. In dieser Fraktion befinde sich neben Kobalt unter anderem noch Kohlenstoff und Lithium. Gegenwärtig lasse sich aus der Schwarzmasse lediglich das Kobalt zurückgewinnen, das Lithium gehe verloren. Die Freiberger Forscher nutzen nun den beim Zinnwaldit bewährten Verfahrensansatz und geben CO2 und Wasser als Laugungsmedium hinzu, bevor die Wertkomponente Kobalt ausgeschmolzen wird. Auf diese Weise werde das in der Masse enthaltene Lithium selektiv abgetrennt und in Lithiumcarbonat umgewandelt. Es stehe nun für die Herstellung neuer Lithiumakkumulatoren zur Verfügung.

Vergleichbarer Preis

Mit diesem Verfahren sei es möglich, eine Tonne Lithiumcarbonat zu vergleichbaren Preisen zu gewinnen, wie sie derzeit auf dem Weltmarkt üblich seien. "Angesichts der steigenden Weltmarkpreise ist die Verfahrensentwicklung ein wichtiger Schritt, um die bislang bestehende Importabhängigkeit durch Nutzung primärer und sekundärer Ressourcen zu verringern", ist Bertau überzeugt. "Zudem sind Lithiumlagerstätten in Deutschland nicht oft zu finden. Die größten Lithiumvorkommen befinden sich im Erzgebirge rund um Zinnwald und dem benachbarten böhmischen Cínovec."

Lithium ist für Energiespeicher im Bereich Elektromobilität derzeit unverzichtbar. In den nächsten Jahren soll der Bedarf an diesem Metall stark ansteigen, sagen Experten voraus. Der Marktanteil steigt derzeit von Jahr zu Jahr um 8 bis 11 Prozent. Bis 2025 sollen bereits 70 Prozent des gehandelten Lithiums aus dem Bereich Elektromobilität nachgefragt werden. Derzeit liegt der Weltmarktpreis für die wichtigste Verbindung Lithiumcarbonat bei circa 7300 US-Dollar je Tonne und ist seit November 2015 um 20 Prozent gestiegen. Bis 2020 könnte laut Experten der Preis auf circa 25000 US-Dollar je Tonne steigen.

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