Ny metod banar väg för bättre batteriåtervinning

Forskare på Chalmers  tekniska högskola har tagit fram ett nytt recept för att effektivt kunna återvinna metaller från elbilsbatterier. Metoden gör det möjligt att återvinna 100 procent aluminium och 98 procent litium ur förbrukade elbilsbatterier.

Forskarna använder sig av oxalsyra – en syra som även förekommer i växtriket. Det innebär att inga dyra eller skadliga kemikalier krävs i processen. Samtidigt minimeras förlusten av värdefulla råvaror som nickel, kobolt och mangan.

– Hittills har ingen lyckats hitta exakt rätt förutsättningar för att separera så här mycket litium med oxalsyra – och dessutom få bort allt aluminium samtidigt. Eftersom alla batterier innehåller aluminium behöver vi kunna ta bort det utan att förlora de andra metallerna, säger kemiforskaren Léa Rouquette vid Chalmers.

Så går processen till

I batteriåtervinningslabbet på Chalmers visar forskarna hur den nya metoden fungerar. I labbet finns uttjänta bilbattericeller och i dragskåpet finns deras krossade innehåll i form av ett finmalt svart pulver som löses i en genomskinlig vätska – oxalsyra.

Forskaren Léa Rouquette blandar vätska och pulver i något som påminner om en köksmixer. Även om det ser lätt ut, nästan som att koka kaffe, är tillvägagångssättet unikt.

Genom att finjustera temperatur, koncentration och tid har forskarna tagit fram ett nytt recept för att använda oxalsyra – en miljövänlig ingrediens som även återfinns i växter som rabarber och spenat.

– Det behövs alternativ till dagens oorganiska kemikalier. Dessutom är en av de största flaskhalsarna i dagens processer att få bort restmaterial som aluminium. Det här är en innovativ metod som kan förse återvinningsindustrin med nya alternativ och bidra till att lösa problem som hindrar utvecklingen, säger Martina Petranikova som är forskare vid institutionen för kemi och kemiteknik.

Spill i reningsprocess minskar

Den vätskebaserade återvinningsmetoden kallas för hydrometallurgi. I traditionell hydrometallurgi tar man först bort det ”orena” i materialet, som aluminium och koppar. Därefter kan man ta vara på värdefulla metaller som litium, kobolt, nickel och mangan.

Även om det bara återstår små mängder av aluminium och koppar, krävs flera reningssteg och varje steg i processen orsakar spill. I den nya metoden vänder forskarna på kuttingen och separerar litium först, tillsammans med aluminium. På så sätt kan de minska spillet av de värdefulla metaller som behövs för att tillverka nya batterier.

Steg framåt för batteriåtervinning

Även den senare delen av processen, där den svarta blandningen filtreras, för tankarna till kaffebryggning. Medan aluminium och litium hamnar i vätskan blir de övriga metallerna kvar i ”sumpen”. Nästa steg i processen är att separera aluminium och litium.

– Eftersom metallerna har mycket olika egenskaper ser vi inte att det ska vara svårt att separera dem. Vår nya metod visar en ny lovande väg framåt för batteriåtervinningen – en väg som det finns all anledning att utforska vidare, säger Léa Rouquette.

Vetenskaplig studie:

Complete and selective recovery of lithium from EV lithium-ion batteries: Modeling and optimization using oxalic acid as a leaching agent, Separation and Purification Technology.

Kontakt:

Léa Rouquette, doktorand vid institutionen för kemi och kemiteknik, Chalmers tekniska högskola, malea@chalmers.se

Martina Petranikova, docent vid institutionen för kemi och kemiteknik, Chalmers tekniska högskola, martina.petranikova@chalmers.se