Dass für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien wertvolle Rohstoffe benötigt werden, ist kein Geheimnis. Wie lassen sich diese Rohstoffe nach dem Lebensende der Batterie wieder dem Wertstoffkreislauf zufügen? Das Forschungsprojekt „Automotive Battery Recycling 2020“ will Antworten finden.

Mehr Elektroautos, mehr Recyclingbedarf

Im Verbundprojekt AutoBatRec2020, koordiniert vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC, soll die gesamte Kette des Batterierecyclings betrachtet werden: angefangen beim Sammeln der Altbatterien, über die unterschiedlichen Verfahren, Batterien aufzutrennen, bis hin zur Aufbereitung der Batteriematerialien und zur Wiederverwendung in neuen Batterien. Alle diese Schritte werden hinsichtlich ihrer Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit bewertet.

Die erste Herausforderung liegt in der Sammlung der Altbatterien: immer mehr Elektrofahrzeuge bedeuten auch ein Mehr an Alt-Batterien. Wichtige Themen im Arbeitsprogramm des AutoBatRec2020-Konsortiums sind daher neue Sammel- und Transportkonzepte, um die wachsende Menge zu bewältigen.

Zerkleinern und Schreddern für die Rückgewinnung

Ein besonders wichtiger Baustein des Recyclings sind automatisierte Demontageverfahren für Batteriesysteme, die im Vergleich zu der bisher üblichen händischen Zerlegung deutlich schneller sein sollen. Auch die Rückgewinnung selbst bietet verschiedene Optimierungsmöglichkeiten. Neben mechanischen Zerkleinerungsverfahren wie dem Schreddern werden auch neue Verfahren untersucht. Dazu gehört zum Beispiel die sogenannte elektrohydraulische Zerkleinerung: sie soll in Kombination mit weiter entwickelter Sortiertechnologie eine sortenreine Rückgewinnung von verschiedensten Batteriematerialien ermöglichen.

„Darüber hinaus entwickeln wir Konzepte für die Wiederverwendung von ganzen Batteriekomponenten und nicht nur den Materialbestandteilen. Zum Beispiel für stationäre Anwendungen, um effiziente und rentable Wertstoffkreisläufe zu ermöglichen“, erläutert Andreas Bittner, Leiter New Business Development des Fraunhofer ISC.

"Kostbare Rohstoffe sollen für die europäische Industrie gesichert werden"

- Fraunhofer ISC

Vielzahl an Batteriesystemen

Eine weitere große Herausforderung für die Projektpartner - darunter Samsung und Daimler - ist die Vielfalt der unterschiedlichen Batteriesysteme am Markt. Auch wenn so gut wie alle Hersteller Kobalt, Lithium, Graphit und Nickel verwenden: In der Regel unterscheiden sich Aufbau, Zustand und Rohstoffgehalt der Altbatterien signifikant. "Informationen darüber liegen, wenn überhaupt, nur lückenhaft vor", so das Fraunhofer ISC. Nicht zuletzt dadurch birgt das Zerlegen Risiken. Auch die Vielzahl an Formaten und Zellaufbauten verkompliziert die gewünschte Automatisierung des Recyclings.

Erschwerend kommt hinzu, dass zum Teil im Hochvoltbereich gearbeitet werden muss, und es im Falle von beschädigten Batterien zu Kontakt mit brennbaren und gesundheitsschädlichen Bestandteilen kommen kann. Im AutoBatRec2020 will man daher auch neue Konzepte zur Risikoreduktion- und eliminierung erarbeiten.

„Ziel ist es, durch intelligente Kombination eine ökonomisch interessante und funktionierende Wertschöpfungskette aufzubauen“, erklärt das Fraunhofer ISC. "Die gesamte Recyclingkette soll so verbessert werden, dass die kostbaren Rohstoffe zurückzugewonnen und so für die europäische Industrie gesichert werden." (aho)

Quelle: isc.fraunhofer.de