Elektroden reparieren statt schreddern: Cornell-Verfahren senkt Recyclingkosten um 56 Prozent

Statt Batterien zu zerkleinern und die Rohstoffe mühsam zurückzugewinnen, öffnen Forscher der Cornell University die Zellen kontrolliert, entnehmen die Elektroden und behandeln sie in einer elektrochemischen Lösung. Das Verfahren nennt sich Direct Electrode-to-Electrode Regeneration, kurz DEER, und wurde Anfang Juni im Fachjournal "Energy and Environmental Science" vorgestellt.

Der entscheidende Unterschied zum klassischen Recycling liegt im Ansatzpunkt. Konventionelle Verfahren zerkleinern die gesamte Batterie zu einer sogenannten Schwarzmasse, die dann chemisch oder thermisch aufbereitet wird, um Lithium, Nickel oder Kobalt zurückzugewinnen. Diese Rohstoffe müssen anschließend erneut zu Elektrodenmaterialien verarbeitet werden. DEER überspringt diesen Umweg: Die elektrochemische Behandlung entfernt gezielt die Solid Electrolyte Interphase (SEI), eine Schicht, die sich im Betrieb auf den Elektroden bildet und den Innenwiderstand erhöht. Die eigentliche Elektrodenstruktur bleibt dabei laut den Forschern intakt.

In Laborversuchen mit Batterien, die noch 70 bis 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität hatten, stellte das Verfahren bis zu 95 Prozent der Ausgangskapazität wieder her. Eine begleitende technoökonomische Analyse errechnet zudem eine mögliche Kostensenkung von 56 Prozent gegenüber konventionellen Recyclingverfahren. Auch Wasserverbrauch und Luftschadstoffemissionen könnten demnach sinken.

Die Einschränkungen sind erheblich und die Forscher benennen sie offen. Alle bisherigen Ergebnisse stammen aus dem Labor, und zwar ausschließlich mit Batterien, deren Elektrodenstruktur noch weitgehend intakt war. Ob das Verfahren auch bei stärker gealterten Zellen funktioniert, für welche Zellchemien es taugt und wann es industriell skalierbar wäre, lässt die Studie offen. Als nächsten Schritt planen die Forschenden Tests an industriellen Batterien und wollen prüfen, ob sich DEER auch auf weitere Alterungsmechanismen wie den Verlust aktiven Lithiums anwenden lässt.