Akkus effektiv wiederverwerten
Lithium-Ionen-Batterien intelligent zerkleinern statt ziellos zerschreddern.
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 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-
Abb.: Wertvolle Batteriematerialien sollen durch ein neues Verfahren zurückgewonnen werden. (Bild: K. Selsam-Geißler, Fraunhofer ISC)
Hier setzt das Projekt NEW-BAT an, das mit rund 1,6 Millionen Euro im Rahmen der BMBF-
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 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 nötig sind und es lässt sich für Produktionsausschüsse sowie für Altprodukte einsetzen.
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 insbesondere Materialien von Lithium-
Fh.-ISC / RK