Aufgrund der enormen Menge an Batterien, die gefertigt und rezykliert werden müssen, gerät ein che-misches Element in den Fokus, über das bislang nur selten diskutiert wurde: Fluor. Es steckt – in kleinen Mengen – in allen Lithium-Ionen-Akkus. Die Elektrolytflüssigkeit eines solchen Akkus enthält Hexaflu-orophosphat Anionen PF₆- – eine Fluor-Verbindung, die für die Langzeitstabilität der Batterie sorgt und hohe Zellspannungen ermöglicht. Der Nachteil: PF₆- zerfällt im Kontakt mit Wasser oder an feuchter Luft zu giftigem, stark ätzendem Fluorwasserstoff HF. Während die Batterie in Betrieb ist, muss sie also in einer vollkommen dichten, luftundurchlässigen Hülle stecken, sonst emittiert sie giftige Fluor-Verbindungen. Spätestens beim Recycling wird jedoch die luftdichte Hülle aufgeschlitzt. Der nun entstehende Fluorwasserstoff macht das Reycling kompliziert und teuer.

Maximilian Becker forscht an der Empa an wasserstabilen Lithiumsalzen für Lithium-Ionen-Akkus. Bild: Empa

Die Empa beginnt im Januar 2021 mit dem Forschungsprojekt namens «Fluoribat», um diesem Problem entgegenzutreten. Das Forschungsteam von Corsin Battaglia, Leiter der Abteilung «Materials for Energy Conversion», hat bereits viel Erfahrung mit Lithiumsalzen, die im Kontakt mit Luft und Wasser stabil sind.

"Diese Lithiumsalze könnten auch im Grossmassstab zu konkurrenzfähigen Preisen hergestellt werden, führen aber zur Zeit zu Korrosion der passiven Komponenten in der Batterie." erklärt Maximilian Becker, Forscher in der Abteilung von Corsin Battaglia.  

Für eine erfolgreiche Kommerzialisierung muss diese Korrosion unterdrückt und die Langzeitstabilität weiter verbessert werden. Doch wenn sich diese Hürde überwinden lässt, könnte eine solche Batterie wesentlich kostengünstiger produziert und am Ende ihres Lebens einfacher rezykliert werden – eine absolut trockene Umgebung ist für beide Arbeitsschritte dann nicht mehr notwendig. Corsin Battaglia ergänzt "Wir haben uns zum Ziel gesetzt, in Zukunft auch die Lithiumsalze zu rezyklieren, und so das Fluor im Kreislauf zu halten, was die Nachhaltigkeit von Batterien weiter verbessern wird". Partner in dem Projekt ist die Abteilung «Technology and Society», die ihre Kompetenzen im Bereich Batterierecycling und Nachhaltigkeitsanalysen beisteuern wird.

Das Projekt wird im Rahmen des Internal Research Calls 2020 der Empa und von der Ernst Göhner Stiftung finanziert.