Återvinning av högrenat litium från uttjänta litiumjonbatterier med kommersiella nanofiltreringsmembran: en jämförande prestandautvärdering

Varför gamla batterier fortfarande är viktiga

Miljontals litiumjonbatterier driver våra telefoner, datorer och elbilar, och de flesta kommer så småningom att kasseras. Inuti varje ”dött” batteri finns dock fortfarande värdefullt litium och andra metaller som kan återanvändas istället för att utvinnas ur jorden. Denna studie undersöker en vattenbaserad filtreringsmetod som kan framställa högrenat litium från batteriavfall, vilket hjälper till att omvandla gårdagens prylar till morgondagens material för ren energi.

Från avfallsbatterier till användbar vätska

När ett litiumjonbatteri når slutet av sin livslängd går det inte direkt in i ett filter. Först bearbetas dess metallrika delar med syror i ett steg som kallas lakning. Det ger en kraftig vätskeblandning som innehåller litium tillsammans med flera tyngre metaller såsom nickel, kobolt, mangan, aluminium och järn. I verkliga återvinningsanläggningar är denna vätska rörig och full av fina partiklar, så forskarna skapade en renare ”syntetisk lakvatten” med samma blandning av lösta metaller. Det gjorde det möjligt att studera hur väl olika filter kan separera litium under kontrollerade, realistiska förhållanden.

Använda smarta filter istället för hårda steg

Gruppen testade fyra färdiga nanofiltreringsmembran. Dessa är tunna, plastliknande ark fulla av små vattenvägar som fungerar lite som silar och lite som elektriskt laddade barriärer. Vatten och små, enkelt laddade partiklar som litiumjoner kan lättare passera, medan större eller mer högladdade metalljoner i huvudsak hålls tillbaka. Forskarna mätte noggrant varje membrans tjocklek, ytstruktur och vattenvänlighet, och pressade sedan den syntetiska batterivätskan genom dem i en labbuppställning lik den som kan användas i industrin. De kontrollerade också hur membranen förändrades efter användning, för att säkerställa att de inte sprack eller föll sönder.

Låta litium passera, hålla tunga metaller tillbaka

Alla fyra membranen uppträdde på samma breda sätt: litium, som är litet och bär endast en positiv laddning, avvisades svagt och passerade mestadels igenom, medan tyngre metaller med två- eller trevärt positiv laddning blockerades starkt. Två av de ”lösare” membranen tillät mest litium att passera, de avvisade bara ungefär en femtedel av det, men höll ändå tillbaka omkring 80–90 % av de multivalenta metallerna. De ”tätare” membranen var mer selektiva åt andra hållet: de avvisade över 90 % av nickel, kobolt, mangan, aluminium och järn, men stoppade också en större andel litium. När alla metaller var närvarande samtidigt blev blockeringen av tunga metaller ännu starkare på grund av elektrisk trängsel vid membranytan, medan litium fortfarande flöt igenom i betydande mängd.

Att utforma den bästa filtermixen

Genom att jämföra de fyra membranen sida vid sida byggde forskarna upp en enkel regelbok för val av filter i en återvinningsanläggning. Om huvudmålet är att få så mycket litium som möjligt in i den rena vätskan på membranets andra sida är ett mer öppet membran bäst, eftersom det erbjuder låg motståndskraft mot litium samtidigt som det fångar de flesta tyngre metallerna. Om en process behöver avlägsna tunga metaller så grundligt som möjligt är ett tätare membran att föredra, även om det offrar en del litiumflöde. Studien visade också hur egenskaper som ytstruktur, vattenkontaktvinkel (hur lätt vatten sprider sig över ytan) och kemisk sammansättning samverkar för att styra vilka joner som passerar och vilka som stannar kvar.

Vad detta betyder för vardagen

För icke-specialister är huvudbudskapet att enkla, kommersiellt tillgängliga filter redan kan hjälpa till att omvandla utslitna batterier till en tillförlitlig sekundär källa till litium, vilket minskar trycket på gruvor och känsliga saltslätter. Genom att välja rätt kombination av membran kan återvinningsföretag både återvinna högrenat litium för nya batterier och hålla giftiga tungmetaller borta från miljön. Med andra ord pekar arbetet mot en framtid där batterierna i våra enheter blir en del av en cirkulär krets — återfödda som nya batterier istället för att hamna som farligt avfall.

Citering: Alam, M., Bruggen, B.V.d., Ahsan Khan, M. et al. High purity lithium recovery from spent lithium-ion batteries using commercial nanofiltration membranes: a comparative performance assessment. Sci Rep 16, 6129 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36924-1

Nyckelord: litiumåtervinning, uttjänta batterier, nanofiltrering, membranseparation, cirkulär ekonomi