Lithium-Ionen-Batterien

Ein neues Forschungsprojekt will die Materialausbeute aus Altbatterien steigern. Im Fokus stehen hochwertige Lithium-Metalloxide und bislang nicht recyclingfähige Kohlenstoffverbindungen. Die einzelnen Bestandteile sollen schonend separiert werden.

„Intelligent zerkleinern statt ziellos zerschreddern“


Ziel des Forschungsprojekts NEW-BAT sei ein energieeffizienter und kostengünstiger Aufbereitungsprozess, der breit eingesetzt werden kann, berichtet das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC. Dabei sollen nicht nur Metalle wie Nickel, Cobalt oder Mangan zurückgewonnen werden, sondern auch die eigentlichen Batteriematerialien, wie beispielsweise hochwertige Lithium-Metalloxide und bisher gar nicht recyclingfähige Kohlenstoffverbindungen. Bei dem neuen Verfahren gehe es darum, „intelligent zu zerkleinern statt ziellos zu zerschreddern“.

Dafür setzen die Projektverantwortlichen auf 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 gleichmäßig an das Material weitergegeben werden.

Damit sei es möglich, Komposite quasi berührungsfrei an den Materialgrenzen aufzuspalten und so eine einfache und schonende Separation der Komponenten zu erreichen, erklärt das ISC. Das Materialgemisch aus den verschiedenen Batteriekomponenten – Kathode, Anode, Elektrolyt, Separator sowie Zell- und Batteriegehäuse – könne danach effizienten Trennverfahren unterzogen werden. Anschließend könnten sie direkt wieder in neuen Batterien eingesetzt werden.

Energieeffizientes Verfahren

Wie das ISC hervorhebt, sei das neue Verfahren besonders energieeffizient, da im Gegensatz zu metallurgischen Prozessen keine hohen Temperaturen benötigt werden. Das Verfahren könne sowohl für Produktionsausschüsse als auch für Altprodukte eingesetzt werden.

Da aber insbesondere die Elektrodenmaterialien der Batterien im Lauf der Batterienutzung altern, müssten die Recyclingmaterialien einer genauen Prüfung und Aufbereitung unterzogen werden, um ihre ursprüngliche Qualität wiederherzustellen, erklärt das Institut weiter. Mit speziellen Niedertemperaturverfahren könnten insbesondere Materialien von Lithium-Ionen-Batterien von unerwünschten Degradationsprodukten an den Oberflächen befreit und Defekte in den Kristallstrukturen behoben werden. Diese Aufbereitung könne 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.

1,6 Millionen Euro Fördergeld

Gefördert wird das Forschungsprojekt NEW-BAT im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme r4- Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe mit rund 1,6 Millionen Euro. Die Projektleitung liegt bei Andreas Bittner von der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS, die zum Mutterinstitut ISC gehört. Vervollständigt wird das Konsortium durch die Industriepartner Lars Walch GmbH & Co. KG in Baudenbach, die GRS Service GmbH in Hamburg und die ImpulsTec GmbH in Dresden.


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