Abkürzungsverzeichnis	ix
1.	Motivation und Problemstellung	1
2.	Lithium als kritischer Rohstoff	4
2.1.	Situation des europäischen Rohstoffmarkts	4
2.2.	Anwendung als Fundament mobiler Energiespeichersysteme	7
2.3.	Etablierte Verfahren zur Li-Rückgewinnung aus sekundären Rohstoffen	9
3.	Rückgewinnung und Verwertung von Lithiumhexafluorophosphat aus dem Elektrolyten von Lithium-Ionen-Batterien	14
3.1.	Stand der Technik und Bedeutung der Leitsalz-Rückgewinnung	14
3.2.	Rückgewinnung durch reversible, thermische Zersetzung und Absorption des Zersetzungsgases	16
3.2.1.	Konzeptentwicklung und Herausforderungen	16
Exkurs: LiPF6-Herstellung und Verbindungsklasse der Alkalimetallhexafluorophosphate	17
Exkurs: Einfluss der Dielektrizitätskonstante der chemischen Umgebung auf die PF6-/PF5-Hydrolyse	20
3.2.2.	Quantifizierung des Hexafluorophosphat-Anions im Rahmen ionenchromatographischer Untersuchungen	21
3.2.3.	Umsetzung der LiPF6-Rückgewinnung	24
Exkurs: Sensitivitätsunterschiede im Rahmen anionenchromatografischer Untersuchungen	36
3.3.	Stoffliche Verwertung zur Gewinnung von Flusssäure	42
3.3.1.	Flusssäureproduktion durch kontrollierte Hydrolyse	42
3.3.2.	Reinigung des Rohprodukts und Möglichkeiten der Wertstoffisolierung	46
Exkurs: Synthese von Flusssäure aus LIB-Elektrolyten basierend auf bisherigen Recyclingprozessen	47
3.4.	Fazit	52
4.	Rückgewinnung von elektrodengebundenem Lithium durch Skalierung des COOL-Prozesses	54
4.1.	Einordnung des COOL-Prozesses und bisheriger Arbeiten	54
4.2.	Charakterisierung des Eingangsstoffstroms	55
4.2.1.	Analyse der vorliegenden Schwarzmassen und Auswahl des Ausgangsmaterials	55
4.2.2.	Einfluss der thermischen Vorbehandlung der Schwarzmasse auf die Prozessierung mittels des COOL-Verfahrens	62
4.3.	Skalierung der selektiven Li-Mobilisierung aus Schwarzmasse	66
4.3.1.	Ergebnisse der Li-Mobilisierung im Pilotmaßstab	66
4.3.2.	Untersuchungen zur Co-Laugung von Li2CO3-Verunreinigungen aus LIB-Schwarzmasse	70
4.3.3.	Gewinnung von battery grade-Li2CO3	73
Exkurs: Ansatz der indirekten Reinheitsbestimmung hinsichtlich anionischer Verunreinigungen durch die Bestimmung der Abtrennungseffizienz	75
4.3.4.	Einfluss des analytischen Fehlers auf die Prozessskalierung	76
4.3.5.	Wirtschaftlichkeitsanalyse	78
4.4.	Fazit	88
5.	Chemikalienfreie Umwandlung von Li2CO3 in LiOH∙H2O durch Elektrolyse	90
5.1.	Motivation und Ideenfindung	90
5.2.	Membrangekoppelte Zweikammerelektrolyse	93
5.2.1.	Trennung der Elektrolysehalbräume und Unterdrückung der OH--Migration	93
5.2.2.	Konvertierungsversuche zur Generierung von LiOH∙H2O aus bg-Li2CO3-Lösungen	96
Exkurs: Funktionsweise einer TOC-Analyse und Nutzung zur Untersuchung der pH-induzierten CO32--Zersetzung durch Elektrolyse	99
5.2.3.	Konvertierung eines industriellen Li2CO3/LiOH∙H2O-Gemisches	104
5.2.4.	Einfluss der Elektrodenmaterialien	106
5.3.	Fazit	108
6.	Zusammenfassung und Ausblick	111
7.	Experimenteller Teil	114
7.1.	Chemikalien und Materialien	114
7.2.	Geräte	116
7.3.	Rückgewinnung von Lithiumhexafluorophosphat aus dem Elektrolyten von Lithium-Ionen-Batterien	117
7.3.1.	Präparation der Absorptionsmatrix	117
7.3.2.	Anlagenaufbau	118
7.3.3.	Reinigung des zurückgewonnenen Rohelektrolyten	120
7.3.4.	Untersuchung des Hydrolyseverhaltens	122
7.4.	Produktion von Flusssäure durch Hydrolyse von Lithiumhexafluorophosphat aus dem Elektrolyten von Lithium-Ionen-Batterien	122
7.4.1.	Direkte Hydrolyse des Lithiumhexafluorophosphat-haltigen Elektrolyten	122
7.4.2.	Kontrollierte Hydrolyse von PF5	123
7.4.3.	Reinigung des Rohprodukts	123
7.5.	Identifikation der Hexafluorophosphat-Spezies in niedrigtemperatur-vorbehandelter Schwarzmasse	125
7.6.	Umsetzung des COOL-Prozesses im Pilotmaßstab	125
7.6.1.	Anlagenaufbau und praktisches Vorgehen der Skalierungsversuche	125
7.6.2.	Thermische Vorbehandlung des genutzten Schwarzmassematerials	128
7.6.3.	Laugung mit überkritischem CO2 im Labormaßstab	128
7.7.	Membrangekoppelte Elektrolyse zur chemikalienfreien Li2CO3/LiOH∙H2O-Konvertierung	129
7.7.1.	Präparation der Agarosemembran	129
7.7.2.	Aufbau und Betrieb der Zweikammerelektrolyse	130
7.7.3.	Praktisches Vorgehen zur Konvertierung der Li2CO3-haltigen Lösungen	131
7.7.4.	Reinigung der LiOH∙H2O-Rohproduktlösung mittels Ionenaustauscher	132
7.8.	Analysemethoden	133
7.8.1.	Anionen- und Kationenchromatographie	133
7.8.2.	ICP-OES	136
7.8.3.	ICP-MS	137
7.8.4.	XRD	138
7.8.5.	TG-DSC-FTIR und -MS	138
7.8.6.	TOC	138
7.8.7.	ATR-IR, UV/VIS-Spektroskopie und pH-Titration	139
Literatur	140
Anhang	151