{"id":12281,"date":"2020-08-07T02:28:14","date_gmt":"2020-08-07T00:28:14","guid":{"rendered":"https:\/\/www.fachbau.ch\/?p=12281"},"modified":"2020-08-07T02:28:14","modified_gmt":"2020-08-07T00:28:14","slug":"fluor-recycling-fuer-lithium-ionen-akkus","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fachbau.ch\/de\/die-baustellen\/2020-08-07\/fluor-recycling-fuer-lithium-ionen-akkus\/","title":{"rendered":"Fluor-Recycling f\u00fcr Lithium-Ionen-Akkus"},"content":{"rendered":"
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Stichflamme bei der Explosion eines Lithium-Ionen-Akkus (Typ 18650). Lithium-Ionen-Akkus auf Wasserbasis w\u00e4ren ungef\u00e4hrlicher in der Handhabung und zugleich leichter zu rezyklieren.<\/figcaption><\/figure>\n

Die Menge an Batterien, die uns umgibt, wird rasch zunehmen. Die \u00abGlobal Battery Alliance\u00bb des \u00abWorld Economic Forum\u00bb (WEF) rechnet mit einer Verzehnfachung der Antriebs- und Speicherbatterien innerhalb der n\u00e4chsten zehn Jahre. Dabei werden Lithium-Ionen-Akkus den gr\u00f6ssten Anteil ausmachen.<\/p>\n

Segen und Fluch zugleich<\/strong>
\nAufgrund der enormen Menge an Batterien, die in den kommenden Jahren gefertigt und rezykliert werden m\u00fcssen, ger\u00e4t ein chemisches Element in den Fokus, \u00fcber das bislang nur selten diskutiert wurde: Fluor. Es steckt \u2013 in kleinen Mengen \u2013 in allen Lithium-Ionen-Akkus. Die Elektrolyt\u00adfl\u00fcssigkeit eines solchen Akkus enth\u00e4lt Hexa\u00adfluorophosphat Anionen PF6- \u2013 eine Fluor-Verbindung, die f\u00fcr die Langzeit\u00adstabilit\u00e4t der Batterie sorgt und hohe Zellspannungen erm\u00f6glicht. Der Nachteil: PF6- zerf\u00e4llt im Kontakt mit Wasser oder an feuchter Luft zu giftigem, stark \u00e4tzendem Fluor\u00adwasserstoff HF. W\u00e4hrend die Batterie in Betrieb ist, muss sie also in einer vollkommen dichten, luftundurch\u00adl\u00e4ssigen H\u00fclle stecken, sonst emittiert sie giftige Fluor-Verbindungen. Sp\u00e4testens beim Recycling wird jedoch die luftdichte H\u00fclle aufgeschlitzt. Der nun entstehende Fluor\u00adwasserstoff macht das Reycling kompliziert und teuer.<\/p>\n

Die Empa beginnt im Sommer 2020 mit dem Forschungs\u00adprojekt namens \u00abFluoribat\u00bb, um diesem Problem entgegenzutreten. Das Forschungsteam von Corsin Battaglia, Leiter der Abteilung \u00abMaterials for Energy Conversion\u00bb, hat einen neuen, nicht-brennbaren Wasser-basierten Elektrolyten f\u00fcr Lithium-Ionen-Batterien entwickelt, der mit bereits heute gebr\u00e4uchlichen Elektrodenmaterialien in diesen Akkus kompatibel ist. \u00abUnsere Zellen weisen nach 200 Lade- und Entlade\u00adzyklen noch mehr als 80 Prozent der Anfangskapazit\u00e4t auf\u00bb, sagt Maximilian Becker, Batterieforscher in der Abteilung von Corsin Battaglia.<\/p>\n

Das gegen\u00fcber Wasser stabile Lithiumsalz, das in den experimentellen Batterie\u00adzellen der Empa verwendet wird, k\u00f6nnte im Grossmassstab zu konkurrenz\u00adf\u00e4higen Preisen hergestellt werden.\u00a0F\u00fcr eine erfolgreiche Kommerzialisierung muss die Langzeit\u00adstabilit\u00e4t weiter verbessert werden. Doch wenn sich diese H\u00fcrde \u00fcberwinden l\u00e4sst, k\u00f6nnte eine solche Batterie wesentlich kosteng\u00fcnstiger produziert und am Ende ihres Lebens rezykliert werden \u2013 eine absolut trockene Umgebung ist f\u00fcr beide Arbeitsschritte dann nicht mehr notwendig.<\/p>\n

Auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft<\/strong>
\nWasser-basiertes Recycling von alten Lithium-Ionen-Akkus er\u00f6ffnet zugleich neue Chancen f\u00fcr eine Kreislauf\u00adwirtschaft. Wenn die Elektrolyt-Salze aus Batterien auf einfache Weise wieder\u00adgewonnen werden k\u00f6nnen, kann das darin enthaltene Fluor f\u00fcr neue Batterien verwendet werden \u2013 ein zunehmend wichtiger Aspekt bei der zu erwartenden Menge an Akkus. Die Empa-Abteilung \u00abTechnologie und Gesellschaft\u00bb, unter Leitung von Patrick W\u00e4ger, ist spezialisiert auf das Recycling von Batterien und die Berechnung der Umwelt\u00adauswirkungen neuer technologischer Anwendungen entlang ihres Lebenszyklus. Die Analyse soll zeigen, welche Vorteile Batterien haben, die auf wasser\u00adun\u00adempfindlichen Fluor-Salzen basieren. In der Studie soll diese neue Generation von Akkus hinsichtlich Sicherheit und Umwelt mit Akkus der heutigen Generation verglichen werden.<\/p>\n

Batterieforschung in europ\u00e4ischem Rahmen<\/strong>
\nDie Empa ist Partner im Europ\u00e4ischen Projekt Battery2030+, dass die Batterie\u00adforschungs\u00adaktivit\u00e4ten auf europ\u00e4ischer Ebene koordinieren wird. Ein wichtiges Ziel dieser Aktivit\u00e4ten ist die Nachhaltigkeit von Batterien zu verbessern. Dazu ist es wichtig, nicht nur Metalle wie Kobalt, Nickel, Kupfer, Aluminium und Lithium m\u00f6glichst im Kreislauf zu f\u00fchren. Auch potenziell giftige Elemente wie Fluor m\u00fcssen Teil von Nachhaltig\u00adkeits\u00adbetrachtungen sein: Sie gilt es in sicheren, kontrollierten Bahnen zu halten.<\/p>\n

empa.ch<\/a><\/p>\n

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Maximilian Becker forscht an der Empa an wasserl\u00f6slichen Elektrolyten f\u00fcr Lithium-Ionen-Akkus.<\/figcaption><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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