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Recycling eines Lithium-Ionen-Akkus
Kurs für Schülergruppen

Welche kritischen Rohstoffe sind in Lithium-Ionen-Akkus enthalten? Wie lassen sie sich wiedergewinnen und nachweisen?

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Jahrgangsstufe
11 bis 13
Dauer
1 Tag
Maximale Teilnehmerzahl
20

Experimente

  • Gewinnung des Kathodenmaterials
  • Nachweis von Eisen, Mangan, Chrom, Aluminium, Nickel und Cobalt
  • Fällung von Cobalthydroxid und Lithiumphosphat
  • Nachweis von Cobalt durch Färbung einer Boraxperle und von Lithium durch Flammenfärbung
  • Nachweis von Metallen durch Röntgenfluoreszenz
  • Recycling von Kupfer

Für die Elektromobilität sind Lithium-Ionen-Akkus unverzichtbar. Wenn aufgrund von vielschichtigen Prozessen, die von Akku-Typ zu Akku-Typ unterschiedlich und noch nicht vollständig erforscht sind, die Kapazität eines Lithium-Ionen-Akkus nachlässt, wird er in Deutschland über ein Rücknahmesystem entsorgt. Aber was passiert danach? Derzeit werden nur wenige Lithium-Ionen-Akkus recycelt, da das Recycling aufwändig und teuer ist. Doch Akkus enthalten wertvolle und heute als kritisch bezeichnete Rohstoffe, je nach Typ unter anderem Cobalt, Mangan, Nickel, Eisen, Kupfer oder Aluminium und natürlich Lithium. Im Kurs isolieren die Teilnehmenden zunächst das Kathodenmaterial und untersuchen es auf die Elemente Eisen, Mangan, Chrom, Aluminium, Nickel und Cobalt. So kann der Typ des Lithium-Ionen-Akku bestimmt werden. Durch Röntgenfluoreszenz wird diese Analyse bestätigt. Anschließend werden Cobalt und Lithium als Salze ausgefällt und analysiert; Kupfer aus dem Anodenmaterial wird elektrolytisch recycelt.

Unterrichtsbezug

Bau und Funktionsweise eines Lithium-Ionen-Akkus; Trennung und Nachweise ausgewählter Elemente; Elektrolytische Kupferraffination

Sustainable Development Goals

SDG 7 Bezahlbare und saubere Energie
SDG 9 Industrie, Innovation und Infrastruktur
SDG 12 Nachhaltige/r Konsum und Produktion
SDG 13 Maßnahmen zum Klimaschutz