Lithium-Batterien begegnen uns überall: In Smartphones, Laptops, Haushaltsgeräten, aber auch zusehend immer mehr in Autos und Fahrrädern sind die Energiespeicher verbaut. Vor allem durch die E-Mobilität steigt der Bedarf an Rohstoffen für die Batterie-Produktion, aber auch als kleine Speicher für regenerativen Strom sollen sie bei der Energiewende zukünftig eine Rolle spielen.

Wertvolles Lithium und Kobalt, aber auch etwas günstigeres Aluminium, Kupfer oder Nickel: Die in den kleinen Alltagshelden enthaltenen Rohstoffe sind gefragt, doch ihre Rückgewinnung aus benutzten Batterien ist ausbaufähig: Laut Umweltbundesamt landen nur die Hälfte der Lithium-Speicher im Recyclingkreislauf. Forschende der Hochschule Anhalt wollen mit dem Projekt "Thermisches Recycling von Lithiumbatterien" einen Beitrag dazu liefern, die Aufbereitungsverfahren effizienter und damit wirtschaftlicher zu machen.

Weil lithiumhaltige Batterien leicht entzündlich sind, wenn ihr ursprünglicher Bauplan zerstört wird, ist es nicht einfach, an die sogenannte "schwarze Masse" in ihrem Inneren zu kommen. Dort sind die wertvollen Materialien enthalten. Bisher werden die Akkus entladen und dann mechanisch zerkleinert. Doch die gebrauchte Batterien lassen sich häufig nicht entladen. Fabian Herz von der Hochschule Anhalt erklärt: "Die spontane und unkontrollierte Freisetzung von Energie, auch bekannt als thermisches Durchgehen, stellt eine der größten Herausforderungen dar." Daher erforschen er und sein Team, wie sich die Stromspeicher in einem Ofenreaktor thermisch in ihre Einzelteile zerlegen lassen.

"Das geschlossene System eines Drehrohrofens ist dabei ein großer Vorteil", sagt Herz. Zu seinem Inventar gehören etwa Drehrohröfen verschiedener Größen und eine Vielzahl an Messgeräten. Die großen Reaktoren mit bis zu sechs Metern Länge und einem Meter Durchmesser sowie Temperaturen von bis zu 1600 Grad Celsius sind Hauptschauplatz der Untersuchungen. Die ersten Versuche sollen in Kürze starten und dabei soll minutiös untersucht werden, wie sich die einzelnen Komponenten bei steigenden Temperaturen verhalten. "Unser Ziel ist ein effizienter Prozess in einem Ofenreaktor, über den eine möglichst hohe Rückgewinnungsquote für die schwarze Masse erreicht wird", sagt der Apparate- und Anlagentechniker.

Besonders im Fokus stehen Akkus, in denen nur geringe Mengen wertvoller Rohstoffe enthalten sind, wie etwa Batterien in E-Zigaretten, Smartphones oder Laptops. Diese werden bisher kaum recycelt. Das thermische Verfahren könnte das ändern, hoffen Herz und sein Team. Sie sind nicht die einzigen, die an neuen Techniken zur Aufbereitung von Batterien forschen.

Noch etwa zwei Jahre haben die Forscher an der Hochschule Anhalt Zeit, dann endet die Förderung von EU und Sachsen-Anhalt über etwa 700.000 Euro, die seit Februar 2024 läuft. Bis dahin soll ihre heiße Idee vom Laborexperiment bis zum Technikums-Maßstab weiterentwickelt sein. "Dabei ist uns durchaus bewusst, dass solche Prozesse selbst sehr energieaufwendig sind. Diese Bilanz solcher Thermoprozesse zu verbessern, ist wiederum Inhalt anderer Projekte unserer Arbeitsgruppe", sagt Fabian Herz abschließend. Bis zur industriellen Umsetzung scheint es also noch ein längerer Weg zu sein.

idw/jar