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Development and evaluation of analytical strategies for the monitoring of per- and polyfluoroalkyl substances from lithium-ion battery recycling materials

  • Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are well-known as “forever chemicals” and persistent pollutants released by different anthropogenic sources. The potential release of PFAS from accumulating electronic waste and lithium-ion battery (LIB) recycling activities has gained increasing attention in the past years. This creates a need for analytical methods tailored for the determination of PFAS out of environmental matrices related to the named activities or directly out of the concerned materials. In this work, analytical strategies for the monitoring of PFAS in LIB recycling materials were explored for a group of legacy perfluoro sulfonic- and carbonic acids (PFSA and PFCA) and of fluorinated sulfonylimides suspected to be LIB electrolyte ingredients. These analytical strategies comprehend PFAS target approaches with a herein optimized liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC–MS/MS) method equipped with a HILIC (hydrophilic interaction liquid chromatography) column inPer- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are well-known as “forever chemicals” and persistent pollutants released by different anthropogenic sources. The potential release of PFAS from accumulating electronic waste and lithium-ion battery (LIB) recycling activities has gained increasing attention in the past years. This creates a need for analytical methods tailored for the determination of PFAS out of environmental matrices related to the named activities or directly out of the concerned materials. In this work, analytical strategies for the monitoring of PFAS in LIB recycling materials were explored for a group of legacy perfluoro sulfonic- and carbonic acids (PFSA and PFCA) and of fluorinated sulfonylimides suspected to be LIB electrolyte ingredients. These analytical strategies comprehend PFAS target approaches with a herein optimized liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC–MS/MS) method equipped with a HILIC (hydrophilic interaction liquid chromatography) column in combination with the TOP (total oxidizable precursor) assay and an adapted sample preparation method for high-matrix LIB recycling materials. The validated target method was applied to a set of LIB recycling materials: end-of-life batteries, black masses from hydrometallurgical recycling, and gas absorption solutions from thermal treatment of black masses as part of the recycling procedure. Investigation results show that the LIB industry can be connected to the release of both “LIB”-PFAS, such as the target sulfonylimides, and “already-legacy” PFAS, like the PFSA and PFCA. Especially, the presence of trifluoroacetic acid (TFA) as an emerging pollutant in every investigated LIB material type underlines the threat of PFAS emissions from LIB waste and recycling activities.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Emelie Meiers, Juliane SchollORCiD, Morten Droas, Christian Vogel, Peter Leube, Thomas Sommerfeld, A. Bagheri, Christian AdamORCiD, A. Seubert, Matthias KochORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Analytical and Bioanalytical Chemistry
Jahr der Erstveröffentlichung:2025
Organisationseinheit der BAM:1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien
1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien / 1.7 Organische Spuren- und Lebensmittelanalytik
4 Material und Umwelt
4 Material und Umwelt / 4.4 Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Springer Science and Business Media LLC
Jahrgang/Band:417
Erste Seite:6567
Letzte Seite:6583
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Technik / Spezielle Themen
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Sanitär- und Kommunaltechnik; Umwelttechnik
Freie Schlagwörter:Battery; Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS)
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Chemie und Prozesstechnik / Chemische Charakterisierung und Spurenanalytik
Chemie und Prozesstechnik / Gefährliche Stoffe
Umwelt
Umwelt / Umwelt-Material-Interaktionen
DOI:10.1007/s00216-025-06165-8
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-647015
ISSN:1618-2642
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:17.11.2025
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:17.11.2025
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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