Japan entwickelt Verfahren zur Rückgewinnung von bis zu 90 % Lithium aus alten EV-Batterien

 (tech.supercarblondie.com)
1 Punkte von GN⁺ 4 시간 전 | 1 Kommentare | Auf WhatsApp teilen
  • Eine Recyclinganlage in Japan gewinnt rund 90 % des Lithiums aus alten EV-Batterien zurück und steigert die Leistung damit deutlich gegenüber bisherigen Verfahren, deren Rückgewinnungsrate unter 50 % liegt
  • Statt des bisher verwendeten Natriumhydroxids wird zurückgewonnenes Lithiumhydroxid eingesetzt, um Black Mass in hochreines Lithium umzuwandeln, das in neuen Batterien wiederverwendet werden kann
  • Neben der hohen Rückgewinnungsrate lassen sich im Vergleich zu herkömmlichen Recyclingtechnologien auch die CO₂-Emissionen um etwa 40 % senken
  • Japan, das den Großteil seiner Batteriemineralien importiert, kann durch inländisches Lithium-Recycling seine Importabhängigkeit verringern und die Stabilität der Lieferkette erhöhen
  • Da nur etwa 14 % der alten Lithium-Ionen-Batterien in das offizielle Recyclingsystem gelangen, muss die Sammelinfrastruktur ausgebaut werden; geplant sind eine Ausweitung der Produktionskapazität bis 2027 und die Gewinnung von Materialien im Umfang von mehreren zehntausend Tonnen pro Jahr bis 2035

Recyclingprozess mit höherer Rückgewinnungsrate

  • Eine Recyclinganlage in Japan hat erfolgreich etwa 90 % des Lithiums aus Altbatterien extrahiert
    • Bei bisherigen Verfahren liegt die Lithium-Rückgewinnungsrate häufig unter 50 %
    • Das zurückgewonnene Lithium wird zu einem hochreinen Material verarbeitet, das in neuen Batterien wiederverwendet werden kann
  • Der Kern des Prozesses besteht darin, das bisherige Natriumhydroxid durch zurückgewonnenes Lithiumhydroxid-Pulver zu ersetzen
    • Durch diese chemische Änderung wird Black Mass, also Batterieabfall, in hochreines Lithium umgewandelt
    • Im Vergleich zu herkömmlichen Recyclingtechnologien können die CO₂-Emissionen um etwa 40 % gesenkt werden

Auswirkungen auf die Lieferkette und Voraussetzungen für die Verbreitung

  • Lithium ist ein zentraler Rohstoff für EV-Batterien; sein Abbau ist kosten- und energieintensiv und bringt zudem geopolitische Probleme mit sich
  • Japan, das den Großteil seiner Batteriemineralien importiert, kann durch den Ausbau des inländischen Recyclings seine Importabhängigkeit verringern und die Lieferkette stabilisieren
  • Für eine tatsächliche Skalierung muss zunächst die niedrige Sammelquote für Altbatterien verbessert werden
    • Derzeit gelangen in Japan nur etwa 14 % der alten Lithium-Ionen-Batterien in das offizielle Recyclingsystem
    • Dafür ist ein deutlicher Ausbau der unterstützenden Sammelinfrastruktur erforderlich
  • Es gibt Pläne, die Produktionskapazität bis 2027 auszubauen und bis 2035 jährlich mehrere zehntausend Tonnen Material zu extrahieren
  • Gelingt die großflächige Anwendung, könnten sich sowohl die Art und Weise der Produktion und Wiederverwendung von EV-Batterien als auch die Entsorgung von Batterieabfällen verändern

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1 Kommentare

 
GN⁺ 4 시간 전
Hacker-News-Kommentare

  • Im Artikel fehlen Namen von Universitäten, Forschungseinrichtungen oder Wissenschaftlern sowie Beleglinks vollständig, daher wirkt er nicht vertrauenswürdig genug, um tatsächlich fundierte Inhalte zu vermitteln.
    Mehr Details stehen im TechSpot-Artikel.

    • Das US-Unternehmen Redwood Materials gibt bereits an, 95 % des Lithiums aus Batterien für rund 250.000 Elektroautos pro Jahr zurückzugewinnen.
      EV-Batterien sind zu groß und zu teuer, um wahrscheinlich auf Deponien zu landen; stattdessen würden realistischere Maßnahmen zur Abfallvermeidung eher darin bestehen, dass Japan das einfache Wegwerfen kleiner Lithiumbatterien politisch erschwert.
    • Offenbar wurde der Charakter der veröffentlichten Website übersehen.
    • Die Formulierung bis zu (up to) im Titel scheint übermäßig viel zu verschleiern.
    • Seit der Zunahme von KI-generierten Inhalten geringer Qualität ist die Fähigkeit, Artikel schnell zu überfliegen, besonders hilfreich geworden.
    • Auch der TechSpot-Artikel ist weiterhin schwach.
      Er scheint Batterierecycling und Lithiumrückgewinnung zu verwechseln, also zwei getrennte Schritte, die nötig sind, um hohe Wiederverwendungsraten für Lithium zu erreichen.

  • Hohe Rückgewinnungsraten aus Batterien sind nicht überraschend.
    Lithium wird ohnehin nicht als Element abgebaut, sondern Verfahren sind darauf ausgelegt, es aus Rohstoffen geringer Reinheit zu extrahieren, während Lithiumbatterien aus sehr hochreinen Ausgangsmaterialien bestehen.
    Der Kernpunkt ist, wann ein Recycling-Prozessnetz wirtschaftlich tragfähig wird; Blei-Säure-Batterien haben einen ähnlichen Weg durchlaufen und werden heute praktisch zu 100 % recycelt.

    • Zwischen der Gewinnung winziger Lithiumspuren aus inertem Gestein und der Rückgewinnung von Lithiumsalzen aus verschiedenen raffinierten Metallen kann ein Schwierigkeitsunterschied von weit mehr als einer Größenordnung liegen.
      Blei-Säure-Batterien sind robust genug, dass man mit Handschuhen Anode und Kathode trennen kann, fast so wie Peperoni von einer Pizza abzunehmen; Lithiumzellen sind eher damit vergleichbar, aus Mortadella gezielt ein bestimmtes Protein herauszuziehen, während sich das Material beim Kontakt mit Luft entzündet.
    • Die USA haben mit strengeren Vorschriften zur Bleiverarbeitung das Recycling von Blei-Säure-Batterien ins Ausland verlagert.
      Die Auto- und Batterieindustrie hat Gesundheitsschäden auf Länder abgewälzt, in denen Regulierung und Inspektionen lascher sind und Arbeitskräfte dringend Jobs brauchen.
      Siehe dazu den New-York-Times-Artikel über Mexiko und den Artikel über Bleivergiftung in Afrika.
    • Auch unter Stoffen, die nicht in elementarer Form abgebaut werden, gibt es viele, deren Recycling sich nicht lohnt.
      Der Hauptvorteil von Lithium besteht darin, dass es in standardisierter chemischer Zusammensetzung in großen Mengen verwendet wird.
    • Länder mit wenig Fläche und begrenzten Lithium- und Seltene-Erden-Ressourcen wie Japan haben starke Gründe, in Recycling zu investieren; dieselbe Logik gilt auch für die Niederlande, die Schweiz und Deutschland.
      Wenn man knappe Seltene Erden und Metalle recycelt, um Versorgungsunabhängigkeit zu wahren, kann man auch etwas höhere Kosten in Kauf nehmen, und die Forschungskooperation von Schweiz und Dänemark zu Thorium lässt sich im selben Kontext sehen.
    • Beim Recycling des Elektrolyten Lithiumhexafluorophosphat in Lösungsmitteln ist nicht das Lithium, sondern das Hexafluorophosphat der schwierigere Teil.
      Es ist hochreaktiv und hygroskopisch und setzt bei Kontakt mit Wasser giftigen und korrosiven Fluorwasserstoff frei, daher könnte sich das wirtschaftlich kaum lohnen, solange die Lithiumversorgung nicht extrem knapp ist.
      Dennoch wird Recycling nötig sein, weil bald große Mengen Altbatterien anfallen, aber dem Artikel fehlen die dafür nötigen Details.

  • Der Artikel erklärt nicht konkret, was an der Technologie dieses Unternehmens anders ist als an bestehenden Verfahren, und überspringt auch die Tatsache, dass in den USA, der EU und China bereits viele Unternehmen Batterien recyceln.
    Wettbewerber erreichen ähnliche oder höhere Rückgewinnungsraten, daher ist 90 % nichts Besonderes, und bei Batterien, die weit stärker konzentriert sind als natürliche Lagerstätten, 10 % Lithium zu verlieren, ist ein großer Verlust.
    Der Hauptengpass der heutigen Recyclingindustrie ist nicht die Technik, sondern der Mangel an Altbatterien zum Recyceln.
    Die meisten Batterien, die in den letzten zehn Jahren produziert wurden, sind noch in Gebrauch, und einige könnten weitere rund zehn Jahre als Speicher weiterverwendet werden; bis Recycling zu einer profitablen großskaligen Rohstoffquelle wird, dürfte daher noch eine weitere Generation vergehen.
    Außerdem müssen auch Kobalt, Nickel, Kupfer und Graphit mit zurückgewonnen werden.

    • Deshalb braucht es Regulierung für Geräte mit Einweg-Lithiumbatterien.
      Wie bei Blei-Säure-Batterien könnte man beim Kauf eines neuen Produkts die Rückgabe der alten Batterie oder ein Pfand verlangen, etwa bei Einweg-E-Zigaretten, die sonst in der Umwelt landen.
      Man könnte sogar dazu anregen, weggeworfene E-Zigaretten von der Straße aufzusammeln und gegen Pfanderstattung zurückzugeben.

  • Es ist weder ein bahnbrechendes Ergebnis, noch liefert der Artikel genug Details, um seinen Nachrichtenwert zu stützen; ich verstehe nicht, warum er ganz oben auf Hacker News gelandet ist.
    Deutlich aussagekräftiger ist diese Arbeit, die zeigt, dass sich der Kreislauf für LFP-Materialien skalierbar und kosteneffizient vollständig schließen lässt und dabei sowohl hohe Lithiumrückgewinnungsraten als auch ökologische Verantwortung erreicht werden können.

    • Ich verstehe auch nicht, warum die Farbe von Lithiumhydroxid, das anstelle von Natriumhydroxid verwendet wurde, wichtig sein soll.
      Beide sind weiß.

  • Mercedes hat 2024 bereits eine Anlage eröffnet, die mit einer Recyclingquote von 96 % für die gesamte Batterie wirbt, daher ist fraglich, wie groß der Durchbruch der japanischen Technologie wirklich ist.
    Das lässt sich auf der Vorstellungsseite zur Recyclingfabrik Kuppenheim von Mercedes-Benz nachlesen.

  • Laut diesem Material liegt der Branchenstandard für die Lithium-Rückgewinnungsrate bei 90 %, und Rückgewinnung und Extraktion sind unterschiedliche Konzepte.
    Einige Anlagen mit Karbonatisierungsverfahren erreichen bereits mehr als 95 %.

    • Derselbe Inhalt ist auch über den XCancel-Link zu sehen.
    • Ich würde gern wissen, welche nicht erneuerbaren Ressourcen und Katalysatoren im Rückgewinnungsprozess standardmäßig verwendet werden und was beim Zurückführen in das ursprüngliche Material verbraucht wird.
    • In der aktuellen Phase der EV-Verbreitung gibt es insgesamt noch wenig Material zum Recyceln, und bei LFP- und Natrium-Ionen-Batterien ist es schwer, allein über den Materialwert Gewinne aus dem Recycling zu erzielen.
      Trotzdem müssen sie als Elektroschrott behandelt werden.
      Relevante Informationen finden sich bei Wirtschaftlichkeit des EV-Batterierecyclings, Lebensdauer von EV-Batterien, HN-Diskussion 1 und HN-Diskussion 2.

  • Japan war ab 2010 eines der ersten Länder, das unter den chinesischen Exportbeschränkungen für Seltene Erden litt.
    Wenn man sich den Zusammenstoß eines chinesischen Fischerboots bei den Senkaku-Inseln und Japans Reaktion auf Chinas Dominanz in der Lieferkette ansieht, scheint nach diesem Schock eine Reihe unterschiedlicher Maßnahmen beschlossen worden zu sein.
    Dass Toyota sich auf die Entwicklung von Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen (FCEV) konzentrierte, deren Abhängigkeit von chinesischen Lieferketten geringer ist, war wohl eine davon; in der dadurch entstandenen Lücke könnten chinesische und US-Unternehmen ihren Marktanteil bei batterieelektrischen Fahrzeugen ausgebaut haben.
    Je nach künftiger Entwicklung könnte sich aber auch noch herausstellen, dass FCEV und Japans Entscheidung am Ende richtig waren.

    • Es ist erstaunlich, dass sich die Märkte für Plug-in-Hybride, Wasserstoff-Brennstoffzellen und gewöhnliche Elektrofahrzeuge in Japan und im Rest der Welt so unterschiedlich entwickelt haben.
      Wasserstofftankstellen in California wirkten immer seltsam, aber wenn man die von der japanischen Regierung und Unternehmen gemeinsam aufgebaute Infrastruktur und das Fahrzeug-Ökosystem kennt, wirkt es wie eine alternative Zeitlinie, die nur in Japan existiert.
    • Es fällt schwer nachzuvollziehen, wie Wasserstoff am Ende als Sieger hervorgehen könnte.
      Derzeit ist Wasserstoff faktisch Erdöl mit zusätzlicher Verarbeitung, und für effiziente Elektrolyse braucht man extrem knappe Materialien wie Iridium und Platin oder Spezialkeramik für kontinuierliche Hochtemperaturelektrolyse.
      Ob eine solche Struktur Erdöl und Batterien ersetzen kann, ist fraglich.
    • Ich weiß nicht, warum sich die konventionelle Vorstellung, Japan setze alles auf Wasserstoff, so lange gehalten hat.
      Toyota hat in den letzten 10 bis 20 Jahren höchstens rund 20.000 FCEV-Pkw verkauft, also nicht einmal ein Viertel des Prius-Absatzes in einem Quartal.
      Das kam von Anfang an übertriebenem Futurismus nahe, und die Leute, die das weiterverbreiten, scheinen mit der Realität nicht besonders vertraut zu sein.
    • FCEV steht für Fuel Cell Electric Vehicle.
    • Japan ist ein Inselstaat ohne eigene heimische Energieressourcen und daher vollständig von den internationalen Energiemärkten abhängig; das ist ein Hintergrund dafür, warum das Land selbst nach einem schweren Atomunfall letztlich wieder den Ausbau der Kernenergie wählen muss.
      Wenn reichlich fossile Brennstoffe vorhanden wären oder günstige Lithium-Batterien verfügbar wären, wären FCEV nicht besonders vernünftig, aber wenn man Wasserstoff als Energiespeicher mit geringeren Ressourcenengpässen betrachtet, ergibt es zumindest bis zu einem gewissen Grad Sinn.

  • Unternehmen, die EV-Batterien als Netzspeicher wiederverwenden wollen, können nicht genug Altbatterien beschaffen.
    Selbst wenn die Kapazität unter 80 % fällt, können sie in Speichersystemen noch viele Jahre genutzt werden, weil die tatsächliche Batterielebensdauer viel länger ist als ursprünglich angenommen.

    • Wie lange Batterien halten, verringert allerdings nicht die gesamte Recyclingmenge, die die Branche letztlich bewältigen muss.

  • Ich frage mich, ob man diesen Artikel durch den ursprünglichen NHK-World-Artikel ersetzen kann.

    • Bei NHK World ist außer dem Video vom April nichts zu finden, und der aktuell verlinkte Artikel wurde ebenfalls im April geschrieben und ist sehr sensationsheischend.
      Möglicherweise handelt es sich um alte Nachrichten.

  • Lithium ist nur ein Teil des Werts einer EV-Batterie; Nickel, Kobalt und Graphit sind deutlich teurer, und auch Kupfer und Aluminium sind wertvoll.
    Wenn man den Großteil der wichtigen Materialien nicht effektiv zurückgewinnen kann, lässt sich schwer von ausreichendem Recycling sprechen.
    Außerdem ist diese Leistung auch nichts Besonderes: Redwood Materials gibt an, aus Lithium-Ionen-Batterien im Schnitt mehr als 95 % von Nickel, Kobalt, Kupfer, Aluminium, Lithium und Graphit zurückgewinnen zu können.
    Weitere Details finden sich im Recycling-Leitfaden von Redwood Materials.

    • Japan muss die Ressourcen nutzen, die in seiner Umgebung verfügbar sind, daher gibt es gute Gründe, die Recyclingforschung fortzusetzen, um alle möglichen Optionen zu prüfen.
    • Die Batterielieferkette entfernt sich schon seit Langem von der NMC-Chemie, weil Nickel und Kobalt verschiedene Probleme verursachen.
    • Nickel, Kobalt, Kupfer und Aluminium werden bereits fast vollständig recycelt; bei Graphit ist das unklar.
      Am schwierigsten ist Lithium-Recycling, und das ist noch nicht vollständig gelöst, daher ist es sinnvoll, sich auf Lithium-Elektrolyte zu konzentrieren, die in naher Zukunft in großen Mengen entsorgt werden.