Wetenschappers steken batterijen in de magnetron en krijgen in recordtijd kritieke grondstoffen terug

In dit artikel:

Onderzoekers van Sandia National Laboratories (VS) hebben een snelle en efficiënte methode ontwikkeld om afgedankte lithium-ionbatterijen, vooral lithium-kobaltoxide-kathodes, om te zetten in bruikbare grondstoffen met behulp van microgolven. Door batterieschijven in een instelbare microgolfreactor te behandelen ontstaan lokale temperatuurpieken die het kathodemateriaal “afpellen” tot ultradunne nanosheets. Die nanosheets zijn veel makkelijker te verwerken dan het oorspronkelijke materiaal.

Het nieuwe proces werkt in ongeveer twee uur waar conventionele thermische methoden dagen tot een week nodig hebben, en haalt naar schatting circa 95% van het oorspronkelijke kathodemateriaal terug — aanzienlijk meer dan de ~60% die eerdere labtechnieken haalden. De dunne structuur maakt het daarnaast eenvoudiger om metaalionen te vervangen, waardoor bijvoorbeeld (een deel van) het dure kobalt kan worden vervangen door nikkel, dat in moderne EV-batterijen veel gebruikt wordt. Tijdens de behandeling verdwijnen ook onzuiverheden en worden kleine defecten hersteld, wat neerkomt op upcycling: afgedankte cellen veranderen in hoogwaardige materialen geschikt voor nieuwe batterijen.

Deze aanpak speelt in op een groeiend probleem: de eerste generatie elektrische auto’s bereikt de levensduur van hun batterijen en wereldwijd moeten in de komende jaren miljoenen packs worden gerecycled of hergebruikt. Aangezien kritieke grondstoffen zoals kobalt grotendeels uit geopolitiek kwetsbare regio’s komen, biedt de techniek kansen om toeleveringsrisico’s te verkleinen en recycling economisch aantrekkelijker te maken. Voorlopige berekeningen wijzen op ongeveer 30% hogere winstgevendheid vergeleken met bestaande commerciële processen.

Sandia heeft twee patentaanvragen lopen en voert gesprekken met tientallen bedrijven over commercialisering. Als de methode op industriële schaal werkt zoals in het lab, kan een eenvoudige “magnetron”-achtige techniek een belangrijke rol spelen in de circulaire batterij-economie en in stedelijke mijnbouw van kritieke batterijmaterialen.