Ein US-Forscherteam der Penn State University gelang es erstmalig, die Technologie der Festkörper-Lithium-Sauerstoff-Batterien (ASSLOBs) so umzugestalten, dass alle Komponenten problemlos recycelt werden können.
Recycelte ASSLOB-Batterien lassen sich nach Verwendung erneut recyceln.
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Erneuerbare Energienetze und Elektrofahrzeuge sind auf Energiespeichersysteme angewiesen, wobei Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) gegenwärtig die vorherrschende Technologie sind. Aktuell ist die Energiedichte von LIBs jedoch bei weitem nicht in der Lage, die Erwartungen und langfristigen Ziele dieser Anwendungen zu erfüllen. Ferner werfen herkömmliche LIBs mit brennbaren flüssigen Elektrolyten erhebliche Sicherheitsbedenken auf.
Die neue Technologie der Festkörper-Lithium-Sauerstoff-Batterien (ASSLOBs) sind der große Hoffnungsträger als vielversprechende Speichertechnologie der nächsten Generation mit potenziellen Energiedichten, die bis zu zehnmal höher als die der aktuellen LIBs sein sollen. ASSLOBs verwenden nicht brennbare Festkörperelektrolyte (SSEs) und bieten überlegene Sicherheit und mechanische Stabilität.
Zwei Polymerschichten eingefügt - für die Umwelt
In der Regel werden die meisten Kernkomponenten von Akkus während des Recyclingprozesses verschwendet, weil sie eine sogenannte "schwarze Masse" bilden, die aber reich an Materialien ist. Diese wiederum voneinander zu trennen ist bis dato eine große technische Herausforderung, wobei die Festelektrolyten der ASSLOBs das Problem auch noch verschärfen.
Damit sich diese Komponenten für das Recycling leichter trennen lassen, fügte ein US-Forscherteam der Penn State University vor Beginn des Recyclingprozesses zwei Polymerschichten an den Schnittstellen zwischen Elektrode und Elektrolyt ein. Das bedeutet, ohne die Polymerschicht, die sie trennt, würden sich Elektrode mit Elektrolyt vermischen, was das Recycling erschweren würde.
Potenziale der Technologie erkennen
In der Folge kombinierten die Forscher die wiedergewonnenen Elektroden durch Kaltsintern mit wiedergewonnenen Verbund-Festelektrolytpulvern und rekonstruierten dann die Batterie mit den hinzugefügten Polymerschichten. Auf diese Weise ist es möglich, die gesamte Batterie zu recyceln, wobei sie nach erneuter Verwendung nochmals recycelt werden kann. Hinzu kommt, dass gemäß einer Leistungsprüfung, mit der rekonstruierten Batterie zwischen 92,5 und 93,8 % ihrer ursprünglichen Entladekapazität erzielt wurde.
Gegenwärtig befindet sich die Kommerzialisierung von Festkörper-Lithiumbatterien noch in einem frühen Stadium. Trotzdem zeigen die Erkenntnisse des Forscherteams bahnbrechende Möglichkeiten auf, um recycelbare Versionen dieser Batterien zu produzieren. Ein langfristiges Ziel der Forscher soll es nun sein, diese Innovation auf größere Batterien anzuwenden, die in Geräten wie Mobiltelefonen und Laptops verwendet werden könnten.
