LiBat-Rückgewinnung - Aufbereitung von Produktionsabfällen und kompletten Li-Ionen Batteriezellen zur Rückgewinnung und Wiederverwertung des Aktivmaterials

Aktivmaterialartikel 

Abb.: Elektronenmikroskopische Aufnahme von Aktivmaterialpartikeln

Auf Basis der selektiven, mechanischen Zerkleinerungstechnologie der Adensis GmbH wird ein Prozess zur Aufbereitung von Produktionsabfällen aus der Li-Ionen Batteriezellenfertigung entwickelt und anschließend bei der Lars Walch GmbH & Co. KG im Recyclingbetrieb erprobt. Die Untersuchungen zur Charakterisierung und Wiedereinsetzbarkeit des recycelten Aktivmaterials erfolgen am Fraunhofer IKTS.

Logo Frauenhofer IKTS
Logo Walch Recycling & Edelmetalle
Logo Adensis

Details

Das Projekt "LiBat-Rückgewinnung - Aufbereitung von Produktionsabfällen und kompletten Li-Ionen Batteriezellen zur Rückgewinnung und Wiederverwertung des Aktivmaterials" ist eines von rund 40 Projekten im Schaufenster Bayern-Sachsen ELEKTROMOBILITÄT VERBINDET und wird mit 1.707.863 Euro vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit im Rahmen der Schaufensterinitiative der Bundesregierung gefördert.

Durch stetig steigende Marktanteile von Elektrofahrzeugen steigt auch der Bedarf an entsprechenden Batteriesystemen und damit der Ausbau der Produktionskapazitäten bei der Aktivmaterial- bzw. Zellfertigung. Aufgrund von technologiebedingtem Verschnitt entstehen bei der Herstellung von Kathodenfolien für Li-Ionen-Batteriezellen stetig Produktionsabfälle. Im Vergleich zu kompletten Batteriesystem, wo mit signifikante Rücklaufmengen erst in 8-10 Jahren gerechnet wird, besteht somit bei der Zellfertigung ein aktueller Bedarf an effizienten Recyclinglösungen. Aus diesem Grund wird der Hauptfokus in diesem Verbundprojekt bewusst auf die anfallenden Produktionsabfälle, v.a. kobalthaltige Kathodenmaterialien, von Li-Ionen-Batterien gelegt.  

Aktuelle Recyclingansätze verfolgen den Ansatz der stofflichen Verwertung, also lediglich der Rückgewinnung der Metalle wie z.B. Kobalt, Nickel oder Mangan. Ein in diesem Vorhaben angestrebtes funktionelles Recycling in Form der direkten Wiederverwertung der Aktivmaterialien und deren Rückspeisung in die Zellfertigung findet bisher weder für Ausschussmaterialien noch für komplette Batteriezellen im industriellen Maßstab statt. 

Auf Basis der selektiven, mechanischen Zerkleinerungstechnologie der Adensis GmbH wird ein Prozess zur Aufbereitung von Produktionsabfällen aus der Li-Ionen Batteriezellenfertigung entwickelt und anschließend bei der Lars Walch GmbH & Co. KG im Recyclingbetrieb erprobt. Die Untersuchungen zur Charakterisierung und Wiedereinsetzbarkeit des recycelten Aktivmaterials erfolgen am Fraunhofer IKTS. Im zweiten Teil des Projektes soll der funktionelle Recyclingansatz auf komplette End-of-Life-Batteriezellen ausgedehnt werden. In diesem Themenkomplex liegt das Hauptaugenmerk auf der Verfahrensentwicklung zum sicheren Öffnen und Zerlegen von Li-Ionen Batteriezellen.

Ziele

  • Rückgewinnung der Aktivmaterialien aus Produktionsabfällen der Zellfertigung und Li-Ionen-Batteriezellen mit selektivem Aufschlussverfahren 
  • Erhöhung der Ressourceneffizienz durch direkte Wiedereinspeisen in die Batteriezellenfertigung (funktionelle Verwertung der Aktivmaterialien)
  • Erweiterung des Aufbereitungsansatzes auf End-of-Life Batteriezellen

Inhaltliche Schwerpunkte

  • Entwicklung einer Pilotanlage für die Aufbereitung von Produktionsabfällen 
  • Erprobung des Aufbereitungsprozesses im Recyclingbetrieb mit wirtschaftlicher Betrachtung
  • Nachweis der Wiedereinsetzbarkeit des zurückgewonnenen Aktivmaterials in Testzellen anhand von qualifizierenden Testreihen
  • Entwicklung eines Laborprozesses für komplette Li-Ionen Batteriezellen

Meilensteine

  • Projektstart Ende 2012
  • Trennung von Stromleiterfolie und Aktivmaterial
  • Selektives Herauslösen der Aktivmaterialpartikel aus dem Binder
  • Verunreinigungsgehalt in zurückgewonnenem Aktivmaterial unter 1 Gew.-%
  • Speicherkapazität des recycelten Aktivmaterials deutlich über 80 % im Vergleich zu Referenzzellen

Ansprechpartner

Name:
Dipl.-Ing. Stefan Eisert
Anschrift:
Industriestraße 65, 01129 Dresden
Funktion:
Projektleiter
Telefon:
0351/811296-1016
Institution:
Adensis GmbH
E-Mail:
stefan.eisert[at]adensis.com
Internet:
www.adensis.com