Dein Akku ist defekt? Perfekt! Wir zerlegen und recyceln ihn mit dir.: Recycling von Lithium und Cobalt aus Smartphone-Akkumulatoren

Abstract

Anhand eines neuen Laborexperiments soll Schülerinnen und Schülern (SuS) der Sekundarstufen die Vielfalt der in Smartphone eingesetzten Rohstoffe verdeutlicht werden. Hierbei stehen insbesondere die Metalle Lithium und Cobalt im Vordergrund, die zur Produktion von Lithium-Ionen-Akkus für Smartphones verwendet werden. Auf physikalischem und chemischen Wege gewinnen die SuS die Metalle aus den Akkus wieder und informieren sich gleichzeitig zu Nachhaltigkeitsaspekten bezüglich Produktion, Verwendung und Entsorgung von Smartphones.

Der hier vorgestellte Recycling-Zyklus von Lithium-Ionen-Akkus umfasst die folgenden experimentellen Schritte: Akkumulator-Typen und deren Bestandteile, Entladevorgang, Entmanteln/Sortieren des Materials, Gewinnung von Lithiumcobaltoxid aus dem Kathodenmaterial, Leaching von Lithiumcobaltoxid mit Salzsäure, Gewinnung der Cobalt- und Lithiummetalle in Form von Salzen, Analytik der isolierten Metallsalze.

Im Laufe des Versuchs erlernen und festigen die SuS ihr Wissen zu physikalischen Grundlagen, chemischen Methoden wie dem Rückflusskochen, der Vakuumfiltration und Fällungsreaktionen und erlangen gleichzeitig einen Einblick in die Problematiken der Recyclingwirtschaft von Smartphone-Akkus.

A new laboratory experiment will be used to show secondary school students the variety of raw materials used in smartphones. In particular, the metals lithium and cobalt, which are used for the production of lithium-ion batteries for smartphones, are adressed. The students recover the metals from the batteries by physical and chemical methods and at the same time obtain information about sustainability aspects regarding production, use and disposal of smartphones.

The recycling cycle of lithium-ion batteries presented here comprises the following experimental steps: Battery types and their components, Discharge process, Stripping / sorting of the material, Recovery of lithium cobalt oxide from cathode material, Leaching of lithium cobalt oxide with hydrochloric acid, Extraction of cobalt and lithium as metal salts, Analysis of isolated metal salts.

In the course of the experiment, the students will learn and expand their knowledge of physical principles, chemical methods such as reflux boiling, vacuum filtration and precipitation reactions, while at the same time gaining an insight into the problems of recycling smartphone batteries.