Lithium wird oft als „weißes Gold“ bezeichnet – und das aus gutem Grund. Mit der fortschreitenden Elektrifizierung (Elektromobilität, stationäre Energiespeicher, Netzanwendungen) steigt die Nachfrage stetig, ebenso wie der Bedarf, Lithium nachhaltig aus komplexen wässrigen Ressourcen wie Solen, Prozesswässern und industriellen Strömen zurückzugewinnen.
Die elektrochemische Lithium-Ionen-Extraktion gilt dabei als besonders vielversprechender Ansatz, da sie eine hohe Selektivität, eine gute Energieeffizienz sowie die Kompatibilität mit modularen, elektrisch betriebenen Prozesskonzepten bietet.
Eine neue Studie aus der INM-Forschungsabteilung Energie-Materialien, entstanden in Zusammenarbeit mit dem Leibniz-INP und der Arbeitsgruppe von Prof. Michael Naguib an der Tulane University (USA), wurde nun als Cover Feature in der aktuellen Ausgabe von ACS Energy Letters veröffentlicht. Darin stellen die Forschenden einen neuen Ansatz zur elektrochemischen Lithium-Ionen-Extraktion auf Basis von Alkyl-MXenen mit gezielt angepassten Zwischenräumen zwischen den Schichten vor. MXene sind eine schnell wachsende Klasse zweidimensionaler Materialien, die es in einzigartiger Weise erlaubt, den Raum zwischen den einzelnen Schichten gezielt zu gestalten – etwa durch die Verankerung von Molekülen in diesen Zwischenräumen.
Durch diese gezielte Gestaltung der Zwischenräume wird während des elektrochemischen Betriebs die Selektivität für Lithium-Ionen gegenüber konkurrierenden Ionen verbessert – eine zentrale Herausforderung bei der Lithiumrückgewinnung aus chemisch komplexen Wasserlösungen. Die Studie zeigt, dass MXene mit einstellbaren Zwischenräumen eine vielseitige Plattform für Elektroden der nächsten Generation in der effizienten und selektiven Ionentrennung darstellen. Durch die Anpassung der Räume zwischen den Schichten demonstriert die Arbeit eine flexible Materialstrategie, die sich auf zukünftige elektrochemische Technologien zur Rohstoffrückgewinnung und -trennung übertragen lässt.
