_Elektro

Batteriebetriebene Elektroautos sollen künftig eine klimaschonende Mobilität ermöglichen. Im Widerspruch zu dem Ziel, die Elektromobilität als nachhaltige Zukunftsbranche zu etablieren, steht allerdings, dass die in den Autos verwendeten Lithium-Ionen-Batterien Hightech-Materialien erfordern, die derzeit nur unvollständig und mit erheblichem Aufwand recycelt werden können.

Ein Konsortium aus Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen arbeitet daher gemeinsam mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik (IBP) gemeinsam am Projekt Kolibri. Ziel des Kolibri-Konsortiums ist es, nachhaltige, sichere und recycelbare Elektrolyte und Elektroden für eine neue Batteriegeneration zu entwickeln. Das dreijährige Projekt startete mit Förderung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) am 1. September 2022.

Vollständige Wiederverwertbarkeit und erhöhte Leistungsfähigkeit

Ziel der Forschung ist eine vollständige Wiederverwertbarkeit der Batterien. Zudem sollen sie sich nicht nur nachhaltiger herstellen lassen, sondern auch besser gegen thermische Zersetzung gewappnet und damit sicherer werden. Außerdem soll die Leistungsfähigkeit der neuen Batterie erhöht werden, indem durch Anpassung der Elektrolyte auch bei niedrigen Temperaturen viel Leistung abrufbar wird.

Dafür setzen die Forschungsteams bei den Elektroden (Anode/ Kathode) und den Elektrolyten an. Die Elektroden und der Elektrolyt werden von den Forschenden so konzipiert, dass sie sich am Ende der Batterie-Lebensdauer wiederverwerten lassen. Die Anode besteht beispielsweise aus einem hochporösen Kohlenstoff-Aerogel, das am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt im Institut für Werkstoff-Forschung entwickelt wird und aus nachhaltigen Rohstoffen hergestellt werden soll. Zum Verbessern der Leitfähigkeit wird dieses Aerogel mit einem vom Fraunhofer IBP aufbereiteten Industrieruß – sogenanntes Carbon Black – kombiniert, der aus Altreifen gewonnen werden soll.

Recovered Cabon Black

Normalerweise ist recyceltes Carbon Black mit metallischen Oxiden und Silikaten verunreinigt. Die Forschenden am Fraunhofer IBP hatten in einem früheren Forschungsprojekt ein Reinigungsverfahren entwickelt, das recovered Carbon Black (rCB) wieder für die Herstellung von Reifen nutzbar macht. Im Projekt Kolibri soll der Reinigungsprozess nun noch weiter optimiert und die erzielte Reinheit so weit erhöht werden, dass sich das Recovered Carbon Black auch in den Lithium-Ionen-Batterien einsetzen lässt.

Entwicklung im Industriemaßstab

Das Projekt soll nicht nur im Labormaßstab realisiert werden. Daher sind auch die Planungen für eine Pilotanlage am Fraunhofer IBP bereits angelaufen. Ziel ist es, die entwickelte Technologie in Form einer Batterie als Anwendungsbeispiel in einem Laptop oder einem E-Auto zu nutzen. Anschließend sollen alle Komponenten vollständig recycelt werden. Die Erprobung der Zellen findet beim Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt statt.

Fachwissen zum Thema