Lithium-Ionen-Batterien: Patentiertes Verfahren ermöglicht Recyclingquoten von 75 Prozent

An der Technischen Universität Braunschweig ging eine Demonstrationsanlage zur Aufbereitung von Lithium-Ionen-Altbatterien aus Elektrofahrzeugen in Betrieb.

Das Verfahren ermöglicht nach Demontage und Entladung Recyclingquoten von über 75 Prozent pro Batteriesystem. Der derzeitige Stand der Technik liegt bei unter 60 Prozent. Die in den Altbatterien gespeicherte Restenergie wird in das Stromnetz der TU Braunschweig eingespeist.

Aufgrund der unterschiedlichen und komplexen Material-Zusammensetzung der Traktionsbatterien war die Entwicklung des patentierten Verfahrens eine umfangreiche Aufgabe, die das Zusammenwirken von verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen und Industriepartnern erforderte, teilt die Universität mit. Dabei erwies sich, wie es heißt, die Battery Labfactory Braunschweig (BLB), eine Einrichtung des Niedersächsischen Forschungszentrums Fahrzeugtechnik, als hilfreich, um das gesetzte Projektziel erreichen zu können. Die Rückgewinnung von Lithium, Nickel, Kobalt und weiteren Primärrohstoffen sei sowohl von ökologischer als auch von strategischer Bedeutung für die Batterieproduktion in Deutschland unter dem Aspekt der Ressourcensicherung und Verringerung geostrategischer Abhängigkeiten. Gefördert wurde die Demonstrationsanlage an der TU Braunschweig zum Recycling von Lithium-Ionen Batterien im Rahmen des „LithoRec II“-Verbundprojektes durch das Bundesumweltministerium.

Das Projekt LithoRec II

LithoRec II schließt an LithoRec an, das im Labormaßstab das ganzheitliche Recycling von Lithium-Ionen-Batterien für Traktionsanwendungen analysierte. Ziel des Verbundprojekts der Bundesregierung ist die Entwicklung und Erprobung eines Recyclingprozesses für Lithium-Ionen-Altbatterien (LIB) aus Elektrofahrzeugen. Hierzu dient nun die Demonstrationsanlage in Braunschweig, in der die Prozesskette von der Entladung der Batterien über die Demontage bis hin zu verfahrenstechnischen, metallurgischen Prozessen zur Aufbereitung und Separation der Wertstoffe im Pilotmaßstab abgebildet wird. Die Forscher vereinen dabei material- und prozesstechnische Fragestellungen, die ein effizientes, wirtschaftliches und ökologisches Recycling von lithiumbasierten Batteriesystemen aus der Elektromobilität bestimmen. Untersucht werden sämtliche Prozesse der Wertschöpfungskette, von der Deaktivierung von Batterien und Zellen über die (teil-) automatisierte Demontage der Batterien bis hin zur Zerkleinerung und Klassierung der verschiedenen Materialfraktionen.

Im Mittelpunkt der Forschungen steht auch das Recycling der Elektrolyte (Leitsalze und Lösungsmittel) und der Anodenbeschichtungen (Graphit). Die separierten Aktivmaterialien können wieder zu batteriefähigem Material aufgearbeitet werden. Ein weiteres Projektziel ist die Erstellung einer Ökobilanz, die die Umweltvorteile gegenüber der Gewinnung aus Primärrohstoffen beziffert. LithoRec II besitzt das Gütesiegel „Leuchtturmprojekt“. Partnerunternehmen sind Rockwood Lithium, Audi, Bosch Rexroth, Electrocycling, H.C. Starck, Hosokawa Alpine, I+ME Actia, KUKA Roboter, Lion Engineering (ein Start-Up der TU Braunschweig), Solvay Fluor und Volkswagen. Auf wissenschaftlicher Seite sind die TU Braunschweig Institute für Partikeltechnik (iPAT), für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF), für Hochspannungstechnik und Elektrische Energieanlagen (elenia), für Thermische und Chemische Verfahrenstechnik (ICTV), für Automobilwirtschaft und Industrielle Produktion (AIP) sowie das MEET Batterieforschungszentrum von der WWU Münster beteiligt. Wissenschaftlicher Leiter ist Prof. Dr.-Ing. Arno Kwade vom iPAT.

www.tu-braunschweig.de

Foto: TU Braunschweig (Demontage einer Batterie für Elektrofahrzeuge)

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