Google + RSS Feed

Effiziente Wiederverwertung von Lithium-Ionen-Batterien

0

September 9, 2016 veröffentlicht von

Quelle: Fraunhofer ISC ; © K. Selsam-Geißler, Fraunhofer ISC

Gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) wird ein innovatives und hocheffizientes Verfahren entwickelt, um wertvolle Batteriematerialien möglichst ressourcenschonend zurückzugewinnen und wieder für neue Batterien einzusetzen. Ziel des Projekts NEW-BAT ist es, einen robusten, energieeffizienten und kostengünstigen Prozess zu entwickeln, der breit eingesetzt werden kann.

Lithium-Ionen-Batterien sind eine Schlüsseltechnologie für die Energiewende und Elektromobilität. Die große Verbreitung dieser Energiespeicher führt zu einem hohen Aufkommen an ausgemusterten Batterien und Akkus, die eine wertvolle Rohstoffquelle sind. Aktuell werden für gebrauchte Batterien und Produktionsabfälle aus der Batteriefertigung energieintensive metallurgische Recyclingmethoden eingesetzt. Damit können allerdings nur elementare Metalle zurückgewonnen werden. Die Wertschöpfung beruht deshalb meist nur auf den Metallwerten von beispielsweise Nickel, Cobalt oder Mangan. Wertvoller wäre eine Rückgewinnung der eigentlichen Batteriematerialien, die bereits mit hohem Aufwand aus den Grundelementen hergestellt wurden, beispielsweise hochwertige Lithium-Metalloxide und bisher gar nicht recyclingfähige Kohlenstoffverbindungen. Das würde Energie und Kosten sparen und wertvolle Ressourcen wie Lithium nachhaltig sichern.

Hier setzt das Projekt NEW-BAT an, das mit rund 1,6 Millionen Euro im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme »r4- Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe« gefördert wird. Unter der Leitung von Andreas Bittner von der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure aus Forschung und Industrie an einem neuen Verfahren, mit dem genau diese wertvollen Batteriematerialien komplett aus den Altbatterien zurückgewonnen und so aufbereitet werden, dass sie direkt wieder in neuen Batterien eingesetzt werden können.

Intelligent zerkleinern statt ziellos zerschreddern

Das Kernstück des neuen Recyclingprozesses ist die elektrohydraulische Zerkleinerung mit Hilfe von Schockwellen. Bei diesem Verfahren wird das zu zerkleinernde Material in ein flüssiges Medium, zum Beispiel Wasser, eingebracht. Über elektrische Entladung werden Schockwellen freigesetzt, die durch das Medium Wasser sehr gleichmäßig an das Material weitergegeben werden.

Damit ist es möglich, Komposite quasi berührungsfrei an den Materialgrenzen aufzuspalten und so eine einfache und schonende Separation der Komponenten zu erreichen. Das Materialgemisch aus den verschiedenen Batteriekomponenten – Kathode, Anode, Elektrolyt, Separator sowie Zell- und Batteriegehäuse – kann danach effizienten Trennverfahren unterzogen werden. Um möglichst reines Batteriematerial zu erhalten, werden Verfahren eingesetzt, die sowohl physikalische Eigenschaften, wie unterschiedliche Korngröße und Dichte, als auch die unterschiedliche chemische Zusammensetzung der Materialien zur Separation nutzen.

Das Verfahren ist besonders energieeffizient, da im Gegensatz zu metallurgischen Prozessen keine hohen Temperaturen benötig werden, und kann für Produktionsausschüsse sowie für Altprodukte eingesetzt werden.

Aufbereiten mit funktionellen Beschichtungen

Da insbesondere die Elektrodenmaterialien der Batterien im Lauf der Batterienutzung altern, müssen die Recyclingmaterialien einer genauen Prüfung und Aufbereitung unterzogen werden, um ihre ursprüngliche Qualität wiederherzustellen. Mit speziellen Niedertemperaturverfahren können beim Projektpartner Fraunhofer ISC insbesondere Materialien von Lithium-Ionen-Batterien von unerwünschten Degradationsprodukten an den Oberflächen befreit und Defekte in den Kristallstrukturen behoben werden. Diese Aufbereitung kann mit einer Veredelung in Form einer Kern-Schale-Beschichtung verknüpft werden, die das recycelte Material hinsichtlich der Lebensdauer sowie der Lade- und Entladeeigenschaften deutlich verbessern.

Weitere Informationen unter:
http://www.iwks.fraunhofer.de/
http://www.isc.fraunhofer.de
http://www.walch-recycling.de/de
http://www.grs-batterien.de/

Bildquelle / Lizenz: Quelle: Fraunhofer ISC ; © K. Selsam-Geißler, Fraunhofer ISC

Lizenz für Textinhalte

Bilder & Medien unterliegen gesonderten Urheberrechten

 Kurzlink zu diesem Artikel: 


Einen Kommentar schreiben »

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.

Suchen:

Aktuelle Ausgabe

Freie Inhalte

Expertenpanel

Workspace 5.0

Security-Blog

KI – Der Blog

Agile Softwareentwicklung Agilität Arbeiten 4.0 automatisierung Banken Big Data Business Intelligence cloud creative companies Datenschutz Die vernetzte Gesellschaft Digitaler Zehnkampf digitale transformation Digitale Ökosysteme Digital Finance digitalisierung DSGVO E-Commerce Energieeffizienz EU-DSGVO Fachkräftemangel Finanzen fintech Fonds Freie Inhalte Future Store green economy Handel mit Zukunft hr trends Human Resources Industrie 4.0 Innovation Innovationen Internet der Dinge IoT kommunikation künstliche Intelligenz logistik Mitarbeiter Mittelstand Mobile Apps mobile economy Nachhaltige Geldanlagen Nachhaltigkeit New Work Risikomanagement Sicherheit Smart City Smart Services Software standort deutschland studie Transparenz trends Unternehmenskultur vernetzte gesellschaft Vernetzung weiterbildung werte zukunft

Ihr Weg zu uns

Wir bilden aus

Creative Commons Lizenzvertrag
TREND REPORT Wirtschaftszeitung mit freien Inhalten von ayway media GmbH ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.