Neukonfiguration von Festkörper-Lithiumbatterien für einfaches Recycling

Wiederaufladbare Festkörper-Lithiumbatterien haben das Potenzial, Mobiltelefone und Laptops mit einer einzigen Ladung tagelang mit Strom zu versorgen. Allerdings sind diese Batterien nicht umweltfreundlich, da beim derzeitigen Recyclingprozess fast alles im Müll landet. Nun enthüllt eine in ACS Energy Letters veröffentlichte Studie ein neu konfiguriertes Design von Festkörper-Lithiumbatterien, das ein einfaches Recycling aller Komponenten ermöglicht.

Festkörper-Lithiumbatterien haben das Potenzial, Mobiltelefone und Laptops tagelang mit Strom zu versorgen mit einer einzigen Ladung, aber fast alles wird beim aktuellen Recyclingprozess verschwendet. Jetzt enthüllt eine in ACS Energy Letters veröffentlichte Studie ein neu konfiguriertes Design von Festkörper-Lithiumbatterien, das ein einfaches Recycling aller Komponenten ermöglicht.

Um die Kernbatteriekomponenten von anderen Metallkomponenten in einer Knopfzellenbatterie zu trennen, fügten die Forscher zwei ein Polymerschichten an den Grenzflächen zwischen Elektrode und Elektrolyt vor Beginn des Recyclingprozesses. Nach erfolgreicher Trennung der Komponenten fertigte das Team mithilfe der Kaltsinterung eine rekonstruierte Verbundbatterie aus den zurückgewonnenen Metallen und der Elektrode an. Dabei handelt es sich um den Prozess, bei dem pulverbasierte Materialien bei niedrigen Temperaturen durch Druckanwendung unter Verwendung von Lösungsmitteln zu dichten Formen kombiniert werden. Dieser Prozess bedeutete, dass sie nicht nur die gesamte Batterie zurückgewinnen und wiederverwenden konnten, sondern sie auch nach ihrer Verwendung wieder recyceln konnten – was die Nachhaltigkeit von wiederaufladbaren Batterien erhöhte.

Wichtig ist, dass die Forscher herausfanden, dass die rekonstruierte Batterie zwischen 92,5 % und 93,8 % erreichte seine ursprüngliche Kapazität. „Während sich die Kommerzialisierung von Festkörper-Lithiumbatterien noch in einem frühen Stadium befindet, liefert unsere Arbeit wichtige Erkenntnisse und Ideen für die Entwicklung recycelbarer Versionen dieser Batterien“, erklärte Erstautorin Yi-Chen Lan aus Penn State. „Obwohl wir noch nicht ganz so weit sind, besteht das langfristige Ziel darin, diese Innovation auf größere Batterien anzuwenden, die in Geräten wie Mobiltelefonen und Laptops verwendet werden könnten, sobald sich die Festkörpertechnologie stärker durchsetzt.“

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