Analytische Charakterisierung der Kathodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien aus Elektro- und Hybridfahrzeugen

Seit einigen Monaten wird am Institut für Nachhaltige Abfallwirtschaft und Entsorgungstechnik (IAE) intensiv an der Entwicklung von zuverlässigen analytischen Methoden zur vollständigen Charakterisierung der Kathoden- und Anodenmaterialien von Lithium-Ionen-Batterien aus Elektro- und Hybridfahrzeugen geforscht. In der ersten Phase des Projektes liegt der Schwerpunkt bei den Kathodenmaterialien - im Besonderen bei Lithium-Cobalt-Nickel-Mangan- Oxiden.

Durch die zunehmende Verbreitung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) in der Elektro- und Hybridfahrzeugindustrie, verbunden mit eingeschränkter Verfügbarkeit einiger wesentlicher Rohstoffe (z.B. Cobalt, Nickel, Lithium), gewinnen auch Recycling- und Aufbereitungsprozesse der Batterien große Bedeutung. Wesentliche Voraussetzung für die Entwicklung neuer Recyclingverfahren sind zuverlässige analytische Methoden zur Charakterisierung der Ausgangsmaterialien sowie Laugungsrückstände und -lösungen. Erst die aus den Analysen gewonnenen Informationen ermöglichen die Erstellung von Massenbilanzen und erlauben Aussagen über Recyclingquoten bzw. eventuell vorhandene Störfaktoren, welche den Recyclingprozess negativ beeinflussen könnten.

Klassifizierung der Kathodenmaterialien

Als Kathodenmaterialien in Lithium-Ionen-Batterien kommen neben Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) auch Lithiummischoxide zum Einsatz. Bei letzteren sind Lithium-Cobalt-Nickel-Mangan-Oxide unterschiedlichster stöchiometrischer Zusammensetzung (z.B. LiCo0.3Ni0.3Mn0.3O2 und LiNi0.5Mn0.5O2) ebenso zu finden wie Lithium-Cobalt-Oxid (LiCoO2), Lithium- Nickel-Oxid (LiNiO2) oder Lithium-Nickel-Cobalt-Oxide (LiCoyNi1-yO2). In der Literatur wurden auch bereits Lithium-Mischsysteme, welche Mg2+, Al3+ oder Ti4+ enthalten, und Lithium-Mangan-Spinelle (z.B. LiMn2O4) vorgestellt.

Copyright:	© DGAW - Deutsche Gesellschaft für Abfallwirtschaft e.V.
Quelle:	2. Wissenschaftskongress März 2012 - Rostock (März 2012)
Seiten:	3
Preis:	€ 1,50
Autor:	Dipl.-Ing. Dr.mont. Alexia Tischberger-Aldrian J. Prasser

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