Forschungsteam entwickelt Verfahren zur Regeneration von Lithium-Ionen-Batterien

Forscher der Cornell University haben eine Methode zur Wiederherstellung des Leistungspotenzials von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt, ohne diese vorher zu zerstören. Das Verfahren, genannt Direct Electrode-to-Electrode Regeneration (DEER), adressiert ein häufiges Problem bei diesen Batterien.

Die DEER-Technologie

Bei der Lade- und Entladezyklen bildet sich an den Elektroden eine Schicht, die sogenannte Solid Electrolyte Interphase (SEI). Während eine geringe Menge notwendig ist, kann ein übermäßiges Wachstum die Elektronentransportleistung beeinträchtigen und die Kapazität reduzieren. DEER beinhaltet das Entfernen der SEI-Schicht durch einen elektrochemischen Prozess mit 1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinon (DMI).

Erfolgreiche Ergebnisse

In Tests konnten regenerierte Batterien bis zu 95% ihrer ursprünglichen Kapazität wiedererlangen. Darüber hinaus zeigten die behandelten Zellen eine langsamere Kapazitätsverlust während der nachfolgenden Nutzung. Die Degradationsrate sank von 0,072% pro Zyklus bei beschädigten Batterien auf 0,042% bei der DEER-Behandlung, was über 800 Zyklen hinweg stabil blieb. Eine zweite Regeneration konnte sogar 90% der ursprünglichen Kapazität wiederherstellen.

Veränderung des Recycling-Ansatzes

Die DEER-Methode stellt eine Alternative zum aktuellen Verfahren dar, bei dem Batterien oft zu einer sogenannten "schwarzen Masse" zerkleinert werden, aus der dann Metalle wie Lithium, Nickel, Kobalt, Mangan, Kupfer und Aluminium gewonnen werden. DEER zielt darauf ab, die Elektroden zu schonen und wiederzuverwenden.

Einschränkungen und Kosten

Die Technologie ist jedoch nicht für alle stark beschädigten Batterien geeignet. Sie ist wirksam bei Problemen mit der SEI-Schicht, aber nicht bei Rissen, Lithiumverlusten oder strukturellen Schäden. Die Kosten für das Recycling mit DEER werden auf etwa 15,25 Dollar pro Kilogramm geschätzt, verglichen mit 26,31 Dollar für herkömmliche Methoden.