Der Markt für E-Autos wächst rapide und damit der Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien. Deren Recycling ist ein wichtiger Baustein im Produktionskreislauf. Aktuelle Verfahren zerlegen die aktiven Batteriematerialien wieder in ihre molekularen Bestandteile – jedoch unter hohem Energie- und Chemikalieneinsatz. In einem groß angelegten Verbundprojekt entwickeln daher Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und Partner aus Industrieunternehmen eine vollständige Prozesskette, um gebrauchte Batterien effizienter zu verwerten, in dem sie die aktiven Komponenten funktionserhaltend zurückgewinnen.
Gebrauchte Li-Ionen Batterien in einem nachhaltigen und geschlossenen Materialkreislauf verwerten
Bisher hat sich eine solche Prozesskette zum direkten Recycling in der Industrie noch nicht durchgesetzt. Auch lässt sich das Materialverhalten des wiedergewonnenen Rezyklats nicht vorhersagen. Zudem gibt es keine Kriterien und Regeln, um die Einsatzfähigkeit des gealterten Materials zu beurteilen und es fehlen derzeit noch praxisnahe, wirtschaftliche Lösungen, um die verschiedenen Batteriepacks ohne großen Aufwand bis hin zu den einzelnen Bestandteilen zerlegen zu können. „Diese kritischen Punkte greift unser Verbundvorhaben auf und beschäftigt sich primär mit der Entwicklung einer agilen Prozesskette für das direkte Recycling von Lithium-Ionen-Batterien sowie der Regeneration der so wiedergewonnenen Aktivmaterialien“, so Projektkoordinator Dr. Thomas Dreyer von der Weber Ultrasonics AG. Wichtig sei dabei auch, dass der Prozess variabel auf verschiedene Ausgangsmaterialien der Batterieproduktion wie auch für Produktionsausschüsse zugeschnitten ist und unterschiedliche Batterieformate und Bauarten verarbeiten kann. „Ziel ist es zudem, die energieintensiven Prozessschritte der zurzeit eingesetzten Recycling-Verfahren zu ersetzen und nachhaltig recycelte, hochwertige Sekundärmaterialien im Sinne einer Kreislaufwirtschaft zu liefern“, so der wissenschaftliche Koordinator Dr. Marco Gleiß.
Verbundprojekt gestartet
Das Bundesforschungsministerium fördert das auf drei Jahre angesetzte Projekt mit knapp drei Millionen Euro. Das Projektkonsortium unter Federführung der Firma Weber Ultrasonics AG besteht aus zehn Partnern sowie einem assoziierten Partner. Es umfasst vier Institute des KIT – wbk Institut für Produktionstechnik, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik, Institut für Angewandte Geowissenschaften - Professur für Geochemie & Lagerstättenkunde und die Arbeitsgruppe Thin Film Technology – sowie sechs industrielle Partner: den Batteriezellhersteller PowerCo SE, den Wertstofftechnologie- und Recyclingkonzern Umicore AG & Co. KG, den Experten für Greif- und Handhabungstechnik SCHUNK SE & Co. KG, die Firma FIBRO LÄPPLE TECHNOLOGY GMBH als Anlagenintegrator sowie die Anlagenbauer Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH und Weber Ultrasonics AG. Darüber hinaus unterstützt die Firma Siemens aus Steuerungs- und Digitalisierungssicht das Projekt im Rahmen einer assoziierten Partnerschaft.
*Foto: KIT