Onderzoekers van de Chalmers University of Technology in Zweden presenteren nu een nieuwe en efficiënte manier om metalen uit gebruikte accu’s van elektrische auto’s te recyclen. De methode maakt het mogelijk om 100% van het aluminium en 98% van het lithium uit accu’s van elektrische auto’s terug te winnen. Tegelijkertijd wordt het verlies van waardevolle grondstoffen zoals nikkel, kobalt en mangaan geminimaliseerd. Er zijn geen dure of schadelijke chemicaliën nodig in het proces omdat de onderzoekers oxaalzuur gebruiken – een organisch zuur dat in het plantenrijk voorkomt.

“Tot nu toe is niemand erin geslaagd om precies de juiste omstandigheden te vinden om zoveel lithium te scheiden met behulp van oxaalzuur en tegelijkertijd al het aluminium te verwijderen. Aangezien alle batterijen aluminium bevatten, moeten we dit kunnen verwijderen zonder de andere metalen te verliezen,” zegt Léa Rouquette, promovendus aan de afdeling Scheikunde en Scheikundige Technologie van Chalmers.

In het laboratorium voor batterijrecycling van Chalmers laten Rouquette en onderzoeksleider Martina Petranikova zien hoe de nieuwe methode werkt. Het lab heeft gebruikte autobatterijcellen en, in de zuurkast, hun verpulverde inhoud. Dit heeft de vorm van een fijngemalen zwart poeder opgelost in een transparante vloeistof – oxaalzuur. Rouquette produceert zowel het poeder als de vloeistof in iets dat doet denken aan een keukenmixer. Hoewel het er net zo eenvoudig uitziet als koffie zetten, is de exacte procedure een unieke en onlangs gepubliceerde wetenschappelijke doorbraak. Door de temperatuur, concentratie en tijd nauwkeurig af te stellen, hebben de onderzoekers een opmerkelijk nieuw recept bedacht voor het gebruik van oxaalzuur – een milieuvriendelijk ingrediënt dat voorkomt in planten zoals rabarber en spinazie.

“We hebben alternatieven nodig voor anorganische chemicaliën. Een van de grootste knelpunten in de huidige processen is het verwijderen van restmaterialen zoals aluminium. Dit is een innovatieve methode die de recyclingindustrie nieuwe alternatieven kan bieden en problemen kan helpen oplossen die ontwikkeling in de weg staan,” zegt Martina Petranikova, universitair hoofddocent aan de faculteit Scheikunde en Scheikundige Technologie van Chalmers.

De op water gebaseerde recyclingmethode wordt hydrometallurgie genoemd. Bij traditionele hydrometallurgie worden alle metalen in een EV-batterijcel opgelost in een anorganisch zuur. Vervolgens verwijder je de “onzuiverheden” zoals aluminium en koper. Ten slotte kun je waardevolle metalen zoals kobalt, nikkel, mangaan en lithium afzonderlijk terugwinnen. Hoewel de hoeveelheid achtergebleven aluminium en koper klein is, zijn er meerdere zuiveringsstappen nodig en elke stap in dit proces kan lithiumverlies veroorzaken. Met de nieuwe methode draaien de onderzoekers de volgorde om en winnen ze eerst lithium en aluminium terug. Zo kunnen ze de verspilling verminderen van waardevolle metalen die nodig zijn om nieuwe batterijen te maken.

Het laatste deel van het proces, waarbij het zwarte mengsel wordt gefilterd, doet ook denken aan het zetten van koffie. Terwijl aluminium en lithium in de vloeistof terechtkomen, blijven de andere metalen achter in de “vaste stoffen”. De volgende stap in het proces is het scheiden van aluminium en lithium.

“Aangezien de metalen zeer verschillende eigenschappen hebben, denken we niet dat het moeilijk zal zijn om ze te scheiden. Onze methode is een veelbelovende nieuwe route voor batterijrecycling – een route die zeker verder onderzoek verdient,” zegt Rouquette.

“Aangezien de methode kan worden opgeschaald, hopen we dat deze in de toekomst kan worden gebruikt in de industrie,” zegt Petranikova.

De onderzoeksgroep van Petranikova doet al vele jaren baanbrekend onderzoek naar het recyclen van metalen in lithium-ionbatterijen. De groep is betrokken bij verschillende samenwerkingsverbanden met bedrijven om batterijrecycling voor elektrische auto’s te ontwikkelen en is partner in grote onderzoeks- en ontwikkelingsprojecten, zoals het Nybat-project van Volvo Cars en Northvolt.