Forscher in China haben herausgefunden, dass Wirkstoffe aus Teeblättern verbrauchte Lithium-Ionen-Batterien regenerieren können. Ihre Methode repariert kristalline Defekte und schafft Leitwege, wodurch gebrauchte Akkus erneut nutzbar werden könnten.
Ob im Smartphone, dem Elektroauto oder in stationären Großspeichern für Solar- und Windenergie – Lithium-Ionen-Batterien sind heute fast allgegenwärtig. Denn sie können viel Energie auf kleinem Raum speichern und sind außerdem mehrfach wiederaufladbar.
Kommen die Batterien in die Jahre können sie außerdem recycelt werden. Doch das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist komplex, da sie aus vielen eng miteinander verbundenen Materialien bestehen.
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Zusätzlich sind die gängigen Verfahren oft sehr energieintensiv und teuer, sodass die Neugewinnung von Rohstoffen gegenüber dem Recycling wirtschaftlich Vorteile haben kann. Zudem gehen wichtige Stoffe wie Lithium oder Graphit bei dem Recyclingprozess häufig verloren, während sich die Rückgewinnung meist auf wertvolle Metalle wie Nickel oder Kobalt konzentriert.
Forscher aus China wollen diese negativen Aspekte des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien künftig umgehen. Dafür haben sie einen Weg gefunden, diese stattdessen mit der Hilfe von Tee zu regenerieren.
Kann Tee alten E-Auto-Batterien neues Leben einhauchen?
In den kommenden Jahren wird die Zahl der genutzten und recycelten Lithium-Ionen-Batterien unter anderem durch den Ausbau der Elektromobilität deutlich steigen. Laut einer Prognose des Fraunhofer ISI sollen allein bis zum Jahr 2030 innerhalb der EU rund 520 Kilotonnen Lithium-Ionen-Batterien recycelt werden. Zum Vergleich: Im Jahr 2024 waren es noch rund 120 Kilotonnen.
Dieser Prozess könnte durch die Entdeckung chinesischer Wissenschaftler deutlich günstiger gestaltet werden. Denn die Forscher der Hefei-Institute für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften konnten mit natürlich gewonnenen Teepolyphenole einen Regenerierungsprozess für Lithium-Ionen-Batterien entwickeln.
Gemeinsam mit Wissenschaftlern der Tsinghua-Universität und der Technischen Universität Suzhou haben sie ihre Arbeit in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Advanced Materials veröffentlicht. Hier beschreiben sie ihr Verfahren, dass eine kostengünstige, energieeffiziente und umweltfreundliche Alternative zum herkömmlichen Recycling bietet.
So funktioniert die Regeneration von Lithium-Ionen-Batterien
Die Wissenschaftler haben sich in ihrer Arbeit auf die Regeneration von degradierten Kathodenmaterialien fokussiert. Denn für diese ist der herkömmliche Recyclingprozess oftmals unrentabel.
Dabei kamen natürliche Stoffe aus Tee zum Einsatz, die Fehler im Material der Batterien reparieren und so wieder funktionsfähig machen können. Die eingesetzten Teepolyphenole werden dabei als Elektronendonatoren genutzt.
Zusammensetzung und Struktur des Materials konnten so vollständig wiederhergestellt werden. So entstanden neue Leitwege für Ionen, was die Leistungsfähigkeit und Stabilität der Batterie deutlich verbesserte.
Zusätzlich setzten die Forscher während des Regenerierungsprozesses Aluminium ein, das sich an beschädigten Stellen anlagert und dort eine Schutzschicht bildet. Auf diese Weise ließen sich alte Kathoden wiederherstellen und ihre Lebensdauer verlängern.
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