Mit neu entwickelter Methode Elektrolytrückstände in wässrigen Proben exakt quantifizieren
Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist essenziell für deren zirkuläre Wirtschaft. Erforscht wird beispielsweise die Nutzung von Wasser während der mechanischen Aufbereitung, einem der ersten Schritte im Recyclingverfahren. Zurück bleibt Wasser, das Rückstande von Batteriematerialien enthält. Damit solche Abwässer aufgereinigt und in die Umwelt zurückgeführt werden können, ist es unabdingbar, Rückstände auch in geringer Konzentration sicher quantifizieren zu können. Ein Team des MEET Batterieforschungszentrums der Universität Münster hat nun eine Methode entwickelt, mit der sich organische Elektrolytrückstände in wässrigen Proben exakt bestimmen lassen.
Mittels Methodenmix geringe Konzentrationen nachweisen
„Um die zu bestimmenden Stoffe für die gaschromatographische Analyse vorzubereiten, haben wir sie im ersten Schritt durch Festphasenextraktion quantitativ in ein organisches Lösungsmittel überführt“, sagt Julius Buchmann, Doktorand am MEET Batterieforschungszentrum und der Internationalen Forschungsschule BACCARA (Batterie-Chemie, Charakterisierung, Analyse, Recycling und Anwendung). Durch das Vorgehen konnten die Forschenden die Probe zusätzlich aufkonzentrieren. Auf diese Weise erzielte das Team sehr niedrige Nachweisgrenzen.
Anschließend untersuchten die Wissenschaftler*innen die vorbereiteten Proben mittels Gaschromatographie (GC) in Kopplung mit Flammenionisationsdetektion (FID). Mit dieser Technik lassen sich volatile Komponenten von Lithium-Ionen-Batterien identifizieren und quantifizieren, beispielsweise die Hauptbestandteile und Hauptalterungsprodukte des Elektrolyten. „Die von uns neu entwickelte Methode ist robust und kann direkt im Recyclingprozess angewendet werden“, resümiert Buchmann.
Detaillierte Ergebnisse online verfügbar
Die gesamte Studie haben die Forschenden Julius Buchmann, Yixin Song, Dr. Simon Wiemers-Meyer und Dr. Sascha Nowak, MEET Batterieforschungszentrum, sowie Prof. Dr. Martin Winter, MEET Batterieforschungszentrum und Helmholtz-Institut Münster, im Fachmagazin „Advanced Energy and Sustainability“ veröffentlicht.