Akkus könnten künftig aus recycelten Photovoltaik-Anlagen gebaut werden

Chinesische Forscher haben einen bedeutenden Durchbruch in der Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) erzielt, indem sie Silizium (Si) aus Photovoltaik-Abfällen als Anodenmaterial recycelt haben. Diese recycelten Mikrometer-großen Si-Partikel (μm-Si) zeigten eine beeindruckende durchschnittliche Coulomb-Effizienz von 99,94% und behielten nach 200 Zyklen 83,13% ihrer anfänglichen Kapazität bei.

Si-Anoden gelten aufgrund ihrer deutlich höheren Kapazität im Vergleich zu den weit verbreiteten Graphit-Anoden und ihrer ausreichenden Verfügbarkeit in Menge und Qualität als Durchbruch für LIBs. Die meisten Si-Anoden-Designs sind nanostrukturiert, um die große Volumenänderung während des Ladevorgangs zu überwinden, was jedoch auf Kosten der Herstellbarkeit und des Kostenvorteils geht.

Da in den nächsten Jahrzehnten durch ausgediente Solar-Panel sehr viel Elektroschrott anfallen wird, ist die Möglichkeit, diese zu Akkus zu recyceln, natürlich eine spannende Sache. Natürlich ist zu beachten, dass bei PV-Panelen auch andere Stoffe wie Glas, Aluminium etc. anfallen. Bekannt gemacht wurden die Forschungsergebnisse via Nature.

Nachhaltige Siliziumquelle und Lösung für μm-Si-Anoden

Für die Spezialisten, die sich für Details interessieren: Durch ein rationales Elektrolytdesign, bei dem ein formulierter Ether-Elektrolyt aus 3 M LiPF6 in 1,3-Dioxan (DX)/1,2-Diethoxyethan (DEE) verwendet wurde, überlebten NCM811||μm-Si-Pouch-Zellen 80 Zyklen und lieferten selbst unter harten Bedingungen eine Energiedichte von 340,7 Wh kg−1.

Verantwortlich für diese beeindruckende elektrochemische Leistung ist eine einzigartige SEI-Chemie, bei der die flexible, polymerreiche äußere Schicht die gebrochenen Si-Partikel gut zusammenhält und die starre, Li2O/LiF-reiche innere Schicht die Ionenleitung erleichtert und Nebenreaktionen unterdrückt.

Die Arbeit der Forscher schlägt nicht nur eine nachhaltigere Bezugsquelle für Si-Partikel vor, sondern löst auch die Hauptprobleme, mit denen μm-Si-Anodenmaterialien konfrontiert sind. Dieser Ansatz könnte die Entwicklung von LIBs mit höherer Energiedichte und Langlebigkeit bei gleichzeitiger Verbesserung der Nachhaltigkeit durch die Verwendung recycelter Materialien vorantreiben.