Recyclingprozess für Lithium-Ionen-Batterien
Verbundforschungsprojekt DiRecReg des KIT
Mit dem stark wachsenden Markt für E-Autos steigt auch der Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien – und damit stets verbunden die Frage nach angemessenen Recyclingstrategien gebrauchter Akkus. Bisherige Verfahren sind teuer und energieaufwendig. Daher arbeiten Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) zusammen mit Partnern aus der Industrie derzeit an der Entwicklung eines nachhaltigen Recyclingprozesses, um die Materialien aus Lithium-Ionen-Batterien wirksamer als bislang wiederzuverwerten.
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Ziel des Verbundforschungsprojekts DiRecReg ist die Entwicklung einer Prozesskette, in der aktive Komponenten der Batterien funktionserhaltend zurückgewonnen werden können. Bislang übliche Verfahren zerkleinern die Batteriezellen und lösen die Aktivmaterialien bis zur Molekülebene auf, um diese später in Form von Metallsalzen aus der Flüssigkeit zurückzugewinnen. So können zwar bis zu 90 Prozent der begehrten Elemente wie Kobalt, Nickel und Mangan wiedergewonnen werden, doch ist der Energieaufwand und der Bedarf an Chemikalien dafür sehr hoch. Hinzu kommt, dass die Herstellung neuer Batterien aus den rückgewonnenen Materialien ebenfalls einen hohen Energieaufwand erfordert.
Energiesparendes Direktrecycling
Der Ansatz aus dem Verbundforschungsprojekt basiert auf dem direkten Recycling der Aktivmaterialien: Im Vergleich werden bei diesem Prozess die Aktivmaterialien nicht mehr vollständig aufgelöst, sondern lediglich in die einzelnen Zellbestandteile zerlegt und anschließend mechanisch getrennt. Der Prozess des direkten Recyclings hat sich in der Industrie bisher noch nicht etabliert, weil eine Reihe von Fragen noch ungeklärt ist.
So fehlt es derzeit noch an praktikablen Zerlegungsstrategien, die auf Batteriepacks unterschiedlicher Hersteller anwendbar sind. Außerdem gibt es noch keine Kriterien und Regeln, um die Einsatzfähigkeit des gealterten Materials zu beurteilen. Und auch das Materialverhalten des wiedergewonnenen Rezyklats lässt sich nicht genau vorhersagen. All diese kritischen Punkte greift das Verbundvorhaben auf. Es beschäftigt sich mit der Entwicklung einer agilen Prozesskette für das direkte Recycling von Lithium-Ionen-Batterien sowie mit der Regeneration der so wiedergewonnenen Aktivmaterialien.
Das Verbundprojekt DiRecReg mit sieben Industriepartnern und vier Forschungsinstituten des KIT hat eine Laufzeit von drei Jahren und wird vom Bundesforschungsministerium mit 2,95 Millionen Euro gefördert.
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