Forschende des KIT entwickeln mit der Industrie einen nachhaltigeren Recyclingprozess, um Materialien aus Lithium-Ionen-Batterien wirksamer wiederzuverwerten.<\/p>\n\n\n\n
Der Markt f\u00fcr E-Autos w\u00e4chst rapide und damit der Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien (LIB). Auch deren Recycling ist ein wichtiger Baustein im Produktionskreislauf. Aktuelle Verfahren zerlegen die aktiven Batteriematerialien in ihre molekularen Bestandteile \u2013 unter hohem Energie- und Chemikalieneinsatz. In einem gro\u00df angelegten Verbundprojekt entwickeln daher Forschende des Karlsruher Instituts f\u00fcr Technologie (KIT) und Partner aus Industrieunternehmen eine vollst\u00e4ndige Prozesskette, um gebrauchte Batterien effizienter zu verwerten, in dem sie die aktiven Komponenten funktionserhaltend zur\u00fcckgewinnen. Das Bundesforschungsministerium f\u00f6rdert das Projekt mit knapp drei Millionen Euro.<\/p>\n\n\n\n
Die Elektrifizierung der Mobilit\u00e4t ist ein wichtiger Beitrag, um Deutschlands Klimaschutzziele zu erreichen, und sie stellt dadurch einen Megatrend f\u00fcr die Autoindustrie in Deutschland dar. \u201eDer damit verbundene hohe Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien erfordert nachhaltige und geschlossene Materialkreisl\u00e4ufe \u2013 von den Batteriematerialien \u00fcber den gesamten Lebenszyklus bis zum Recycling \u2013 sowie eine kreislauff\u00e4hige Produktion von Batteriezellen\u201c, so Dr. Marco Glei\u00df vom Institut f\u00fcr Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik, der das Verbundprojekt \u201eAgile Prozesskette zum direkten Recycling von Lithium-Ionen-Batterien und Regeneration der Aktivmaterialien\u201c (DiRecReg) auf Seiten des KIT koordiniert. \u201eIndem wir die Wertsch\u00f6pfungskette schlie\u00dfen, k\u00f6nnen wir gleichzeitig die Rohstoffabh\u00e4ngigkeit Deutschlands und der Europ\u00e4ischen Union reduzieren\u201c, so Glei\u00df.<\/p>\n\n\n\n
Erhalten statt zerkleinern oder zersetzen<\/h4>\n\n\n\n
Aktuelle Verfahren zerkleinern die Batteriezellen und l\u00f6sen die Aktivmaterialien bis auf die Molek\u00fclebene auf, um diese sp\u00e4ter in Form von Metallsalzen aus der Fl\u00fcssigkeit zu gewinnen. Zwar k\u00f6nnen so bis zu 90 Prozent der kritischen Elemente, etwa Kobalt, Nickel und Mangan, wiedergewonnen werden, jedoch ist der Bedarf an Energie- und Chemikalien sehr hoch. Aus den gewonnenen Materialien muss zudem unter gro\u00dfem Energieaufwand und Rohstoffeinsatz Batteriematerial komplett neu hergestellt werden. Neuere, vielversprechende Ans\u00e4tze f\u00fcr Altbatterien und Produktionsaussch\u00fcsse basieren auf dem direkten Recycling von Aktivmaterialien. \u201eDabei werden die Aktivmaterialien nicht mehr vollst\u00e4ndig aufgel\u00f6st. Stattdessen werden sie in die einzelnen Zellbestandteile zerlegt und dann mechanisch getrennt, um sie m\u00f6glichst rein zur\u00fcckzugewinnen\u201c, erkl\u00e4rt Glei\u00df.<\/p>\n\n\n\n
Aktives R\u00fcckgewinnen von Batteriematerialien noch in den Kinderschuhen<\/h4>\n\n\n\n
Bisher hat sich eine solche Prozesskette zum direkten Recycling in der Industrie jedoch nicht durchgesetzt. Noch l\u00e4sst sich das Materialverhalten des wiedergewonnenen Rezyklats nicht vorhersagen. Au\u00dferdem gibt es keine Kriterien und Regeln, um die Einsatzf\u00e4higkeit des gealterten Materials zu beurteilen. Dar\u00fcber hinaus fehlt es derzeit noch an praxisnahen, wirtschaftlichen L\u00f6sungen, um die verschiedenen Batteriepacks ohne gro\u00dfen Aufwand bis hin zu den einzelnen Bestandteilen zerlegen zu k\u00f6nnen. \u201eDiese kritischen Punkte greift unser Verbundvorhaben auf und besch\u00e4ftigt sich prim\u00e4r mit der Entwicklung einer agilen Prozesskette f\u00fcr das direkte Recycling von Lithium-Ionen-Batterien sowie der Regeneration der so wiedergewonnenen Aktivmaterialien\u201c, 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 f\u00fcr Produktionsaussch\u00fcsse zugeschnitten ist und unterschiedliche Batterieformate und Bauarten verarbeiten kann. \u201eZiel ist es zudem, die energieintensiven Prozessschritte der zurzeit eingesetzten Recycling-Verfahren zu ersetzen und nachhaltig recycelte, hochwertige Sekund\u00e4rmaterialien im Sinne einer Kreislaufwirtschaft zu liefern\u201c, so Glei\u00df.<\/p>\n\n\n\n
Drei Millionen Euro f\u00fcr Verbundprojekt mit vier Forschungs- und sieben Industriepartnern<\/h4>\n\n\n\n
Das Projekt DiRecReg hat eine Laufzeit von drei Jahren und wird vom Bundesforschungsministerium mit 2,95 Millionen Euro gef\u00f6rdert. Das Projektkonsortium unter Federf\u00fchrung der Firma Weber Ultrasonics AG besteht aus zehn Partnern sowie einem assoziierten Partner. Es umfasst vier Institute des KIT \u2013 wbk Institut f\u00fcr Produktionstechnik, Institut f\u00fcr Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik, Institut f\u00fcr Angewandte Geowissenschaften – Professur f\u00fcr Geochemie & Lagerst\u00e4ttenkunde und die Arbeitsgruppe Thin Film Technology \u2013 sowie sechs industrielle Partner: den Batteriezellhersteller PowerCo SE, den Wertstofftechnologie- und Recyclingkonzern Umicore AG & Co. KG, den Experten f\u00fcr Greif- und Handhabungstechnik SCHUNK SE & Co. KG, die Firma FIBRO L\u00c4PPLE TECHNOLOGY GMBH als Anlagenintegrator sowie die Anlagenbauer Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH und Weber Ultrasonics AG. Dar\u00fcber hinaus unterst\u00fctzt die Firma Siemens aus Steuerungs- und Digitalisierungssicht das Projekt im Rahmen einer assoziierten Partnerschaft.<\/p>\n\n\n\n