Mechanochemische Laugung zur Rückgewinnung von Lithium aus Batterieschlacken

Im Rahmen des Schwerpunktprogramms SPP 2315 „Engineered Artificial Minerals“ der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) wird ein innovativer Ansatz zur Rückgewinnung von Lithium aus synthetischen Batterieschlacken untersucht. Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Lithium für Energiespeichertechnologien gewinnen sekundäre Rohstoffquellen zunehmend an Bedeutung. Die Herausforderung besteht dabei insbesondere in der effizienten Freilegung und Auflösung lithiumhaltiger Mineralphasen bei gleichzeitig guter Prozessierbarkeit.

Das Projekt verfolgt einen mechanochemischen Ansatz, bei dem Zerkleinerung und Laugung miteinander kombiniert werden. Durch die gezielte Vermahlung auf sehr feine Partikelgrößen wird die Oberfläche erhöht und die Reaktionskinetik beschleunigt. Eine zentrale Rolle spielt dabei die Rührwerkskugelmühle, in der mechanische Aktivierung und Stoffumsatz gleichzeitig stattfinden (vgl. Abbildung 1). Ergänzend werden Ultraschall sowie geeignete Additive eingesetzt, um die Ausbeute weiter zu steigern und die Prozessstabilität zu verbessern. Experimentelle Untersuchungen zeigen, dass durch die Kombination dieser Effekte hohe Lithiumausbeuten erzielt werden können. 

Abbildung 1: Schematische Darstellung der Rührwerkskugelmühle und der Zerkleinerung der Partikel

Ein besonderer Fokus liegt auf der Wechselwirkung zwischen Prozessintensivierung und Prozessierbarkeit. So kann eine zu starke Zerkleinerung zur Gelbildung führen, die die Weiterverarbeitung erheblich erschwert. Ziel ist es daher, geeignete Prozessbedingungen zu identifizieren, die eine hohe Lithiumausbeute bei gleichzeitig stabiler Suspension ermöglichen.

Ergänzend zu den experimentellen Arbeiten wird der Prozess im Simulationsprogramm Dyssol modelliert. Dadurch können Partikelgrößenverteilungen, Stoffströme und Prozessverhalten virtuell abgebildet und auf größere Maßstäbe übertragen werden. Dies ermöglicht eine gezielte Prozessoptimierung sowie die Bewertung der Übertragbarkeit auf industrielle Anwendungen.

Laufzeit: 15.04.2022 - 30.06.2028
Forschungsschwerpunkt: Material- und Prozessentwicklung
Projektleitung: Prof. Dr. Sandra Breitung
Fördergeber: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Schwerpunktprogramm SPP 2315 „Engineered Artificial Minerals“