Titel: Neues Verfahren für die Wiederherstellung von Batteriezellen

In einer wichtigen Entwicklung für die Elektromobilität haben Wissenschaftler der Cornell University ein Verfahren entwickelt, um die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien zu erneuern, ohne sie zu zerlegen. Das sogenannte Direct Electrode-to-Electrode Regeneration (DEER)-Verfahren konzentriert sich auf die Auflösung von Problemen, die bei den Elektroden auftritt, insbesondere die Bildung einer Schicht, die als Solid-Electrolyte-Interphase (SEI) bezeichnet wird.

Titel: Neues Verfahren für die Wiederherstellung von Batteriezellen

Mit jedem Lade- und Entladecycle bauen sich an den Elektroden dünne Schichten auf, die den Elektronenstrom behindern und die Kapazität der Batterie reduzieren. Im DEER-Prozess werden die Elektroden aus den alten Zellen entfernt und in einem speziellen Lösungsmittel, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon (DMI), aufgelöst. Dies entfernt einen Teil der SEI-Schicht, ohne dass die Elektroden beschädigt werden.

Die erneuerten Elektroden können dann zu neuen Batteriezellen verwendet werden. In Tests haben die Wissenschaftler erzielt, dass die regenerierten Batterien bis zu 95 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität aufwiesen. Darüber hinaus verloren diese Batterien während ihrer Nachlaufzeit viel langsamer an Leistung, was bis zu 800 Ladezyklen andauerte. Es ist sogar möglich, den Prozess mehrmals zu wiederholen, wie eine weitere Studie zeigte, in der eine bereits regenerierte Batterie 90 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität nach einer zweiten Behandlung erreichte.

Dieses Verfahren ändert den herkömmlichen Ansatz des Batterierecyclings, bei dem Batterien meist zerkleinert werden, um die enthaltenen Materialien wie Lithium, Nickel, Kobalt, Mangan, Kupfer oder Aluminium zu extrahieren. DEER versucht stattdessen, die Elektroden vorher zu retten, um sie erneut zu verwenden. Das könnte für Elektrofahrzeuge interessant sein, da eine Batterie, die etwa 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität aufweist, oft noch nicht ausreichend ist, um die Anforderungen an die Reichweite eines Fahrzeugs zu erfüllen, obwohl ihre Bestandteile noch ausreichend intakt sind.

Es ist jedoch zu beachten, dass DEER nicht für alle abgenutzten Batterien geeignet ist. Wenn das Abfallen an Leistung auf mechanische Schäden, Lithiumverlust oder Strukturprobleme zurückzuführen ist, kann dieser Prozess nicht helfen. Außerdem müssen die Zellen zerlegt werden, um die Elektroden zu extrahieren, da direkte Behandlung einer intakten Batterie nicht effektiv ist.

Die Forschungschätzung ist, dass DEER etwa 15,25 US-Dollar pro Kilogramm kostet, verglichen mit 26,31 US-Dollar bei herkömmlichen Verfahren.