Zwei Helmholtz-Institute prüfen Graphit-Rezyklierbarkeit

27. Februar 2024

Das Helmholtz-Institut Ulm (HIU) und das Helmholtz-Institut Freiberg (HIF) bestätigen gemeinsam die Wirkung einer Graphit-Wiederaufbereitungstechnologie des australischen Unternehmens EcoGraf. Die Firma reinigte die zurückgewonnenen Graphitpartikel von Lithium-Ionen-Batterien und ließ anschließend das Material durch deutsche Forschungseinrichtungen überprüfen.

Veröffentlichter Artikel zu diesem Projekt: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.483

Das Forschungsprogramm zielte auf einen Vergleich der elektrochemischen Leistung des recycelten Graphitmaterials mit vergleichbaren kommerziellen Produkten ab. Die Studie konzentrierte sich dabei auf die Rückgewinnung und Reinigung von Graphit aus ausgedienten Lithium-Ionen-Batterien und umfasste eine Mischung aus NMC- und LCO-Batteriechemie. Durch Schaumflotation konnte Graphit erfolgreich aus der sog. „Schwarzen Masse“ zurückgewonnen und das resultierende Konzentrat einer Reinigung unterzogen werden.

Die Testergebnisse bestätigten, dass die elektrochemische Leistung des zurückgewonnenen Graphits aus ausgedienten Lithium-Ionen-Batterien mit der des brandneuen kommerziellen Anodengraphits übereinstimmt, wie in der folgenden Zusammenfassung dargestellt. Es wurde festgestellt, dass die Struktur und Morphologie des recycelten Graphits im Vergleich zu reinem kommerziellem Graphit in Anodenqualität im Wesentlichen unverändert sind und dass der recycelte Graphit trotz einiger geringfügiger Verunreinigungen aus dem Recyclingprozess eine bemerkenswerte reversible spezifische Kapazität von mehr als 350 mAh/g bietet.

Neu zusammengesetzte Kathodenzellen aus recyceltem Graphit und Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2(NMC532) weisen eine hervorragende Zyklenstabilität mit einer Kapazitätserhaltung von 80% nach 1.000 Zyklen auf, d.h. sie sind vergleichbar mit der Leistung von Referenz-Vollzellen, die aus reinem Material bestehen. Weitere Verfeinerungen der Elektrolytzusammensetzung führten zu einer bemerkenswerten Stabilität, was sich in einem vernachlässigbaren Kapazitätsverlust und einer gleichbleibenden Leistung über längere Zyklentests hinweg zeigte.

Eine der Innovationen des australischen Startups besteht darin, recyceltes Graphit mit hochwertigem tansanischem Graphit zur Herstellung von Anoden zu mischen und so nachhaltige Batterielösungen voranzutreiben und eine hohe Leistung in Lithium-Ionen-Zellen sicherzustellen.

Das Forschungsprogramm wurde in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) durchgeführt. Die Projektergebnisse sind eine weitere Validierung der Wirksamkeit des Graphitreinigungsprozesses für die Herstellung von Hochleistungsbatteriegraphit.

Weiterführende Informationen:
https://www.ecograf.com.au/

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