Plastikflaschen als Rohstoffquelle: Forscher finden neue Methode zur Produktion von E-Auto-Batterien

• • Forscher haben eine innovative Möglichkeit entdeckt, Plastikflaschen zur Batterieherstellung zu nutzen.
  • Für den Prozess wird das PET in den Kunststoffflaschen herangezogen.
  • Das Verfahren ist allerdings noch weit von einer industriellen Anwendung entfernt.

Forscher der Pennsylvania State University haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich PET-Kunststoff aus Getränkeflaschen in synthetischen Grafit umwandeln lässt. Das Material könnte künftig als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt werden und damit sowohl zur Verwertung von Kunststoffabfällen als auch zur Deckung des steigenden Grafitbedarfs beitragen.

Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Diamond and Related Materials veröffentlicht. Für das Verfahren wird Polyethylenterephthalat (PET) mit einer geringen Menge Graphenoxid vermischt und anschließend einem kontrollierten thermischen Prozess unterzogen. Nach Angaben der Forscher entsteht dabei synthetischer Grafit mit einer stärker geordneten Kristallstruktur als bei natürlichem, kommerziell erhältlichem Grafit. Diese Eigenschaft gilt als wichtig für den Einsatz in Lithium-Ionen-Batterien.

Wofür braucht man Grafit in Batterien?

Grafit ist ein zentraler Bestandteil moderner Batterien und dient dort als Anodenmaterial zur Speicherung und Abgabe elektrischer Ladung. Mit dem wachsenden Markt für Elektrofahrzeuge, stationäre Energiespeicher und Unterhaltungselektronik steigt auch die Nachfrage nach hochwertigem Grafit. Gleichzeitig gehört PET zu den weltweit am häufigsten verwendeten Kunststoffen, von dem trotz bestehender Recyclingsysteme erhebliche Mengen nicht wiederverwertet werden.

Für ihre Untersuchungen zerkleinerten die Wissenschaftler PET-Abfälle und mischten sie mit Graphenoxid. Die besten Ergebnisse erzielten sie bei einem Graphenoxid-Anteil von 2,5 Prozent. Das Material unterstützt nach Angaben des Forschungsteams die Bildung geordneter Grafitkristalle. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren sind dabei keine Metallkatalysatoren wie Eisen, Nickel oder Kobalt erforderlich. Dadurch entfallen zusätzliche Reinigungsschritte zur Entfernung von Metallrückständen.

Erstautorin Shakshi Sekar erklärt, dass Kunststoffflaschen häufig lediglich als Abfall betrachtet würden. Die Forschung zeige jedoch, dass sich das Material in einen wertvollen Rohstoff für moderne Batterietechnologien umwandeln lasse. Der Verzicht auf Metallkatalysatoren könne zudem den Einsatz von Chemikalien reduzieren und die Herstellung eines besonders reinen Grafits ermöglichen.

Langer Weg zur Marktreife

Bis zu einer industriellen Nutzung ist es allerdings noch ein weiter Weg. Derzeit handelt es sich um Grundlagenforschung. Als Nächstes wollen die Forschenden untersuchen, wie sich das Verfahren auf größere Produktionsmengen übertragen lässt und wie sich der synthetische Grafit in realen Batteriezellen verhält.

Sollte sich das Verfahren bewähren, könnte PET-Kunststoff künftig nicht nur recycelt, sondern auch als Ausgangsmaterial für Batterierohstoffe genutzt werden. Die Entwicklung ist Teil weltweiter Forschungsarbeiten, die darauf abzielen, alternative Rohstoffquellen für Lithium-Ionen-Batterien zu erschließen und den Einsatz kritischer Materialien durch Recycling und die Nutzung von Abfallströmen zu verringern.