Batterierecycling ganzheitlich denken – Das Projekt „Bætter Recycle“

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Lithium-Ionen-Akku (Bild: Pixabay)

Automatisiertes Verfahren für Demontage und Recycling von Antriebsbatterien.

Bis 2030 sollen in Deutschland nach Plänen der Bundesregierung bis zu zehn Millionen Elektrofahrzeuge und 500.000 Elektronutzfahrzeuge verkauft werden. Auch ein Drittel der Busse im öffentlichen Nahverkehr soll innerhalb dieses Zeitraums mit Elektroantrieb ausgestattet werden. In jedem elektrisch angetriebenen Lkw sind durchschnittlich vier Batteriemodule und in jedem Elektrobus sogar acht Batteriemodule verbaut. Der Rohstoffbedarf von Kernkomponenten der Batterietechnologie wie Lithium, Kobalt oder Nickel wird sich dadurch drastisch erhöhen. Zur Abdeckung des erhöhten Rohstoffbedarfs ist es notwendig, die Rückgewinnung aus Altbatterien zu fördern und die Rückgewinnungsquoten sukzessive zu erhöhen. Ein wichtiger Schritt ist dabei, schon das Produktdesign auf die Recyclingfähigkeit am Ende der Nutzungsphase auszurichten.

Mit dem von der Hessen Agentur geförderten Projekt „Bætter Recycle – Batterie-Recycling und -demontage für die E-Mobilität und Optimierung durch recyclinggerechtes Design“ wollen die Forschungspartner Akasol AG und Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS einen automatisierten Recyclingprozess zur effizienten Demontage von Antriebsbatterien und zur Rückgewinnung der Rohstoffe entwickeln. Dies beinhaltet auch die Optimierung des Batteriedesigns hinsichtlich der Rezyklierbarkeit.

Projektziele

Ziel des Projekts Bætter Recycle ist die Implementierung eines Verfahrens, dass Batteriesysteme auf ihren Zustand prüft und anhand entsprechender Parameter entscheidet, ob es in einer Second-Life-Anwendung genutzt werden kann oder direkt dem Recycling zugeführt wird. In diesem Zusammenhang soll der gesamte Produktlebenszyklus der Lithium-lonen-Batterien – von der Konstruktion bis zur Recyclingfähigkeit – in zwei Stufen analysiert und bewertet werden.

Im ersten Schritt wird die Recyclingfähigkeit auf der Konstruktionsebene betrachtet. Dabei werden problematische Demontageschritte aufgedeckt, welche anschließend in der Konstruktion künftiger Batteriesysteme optimiert werden könnten. Im weiteren Verlauf sollen die verwendeten Materialien zudem auf ihre Wiederverwertbarkeit getestet werden, um schlecht rezyklierbare Materialen bei künftigen Entwicklungen zu vermeiden.

Ein weiterer Aspekt, der innerhalb des Fördervorhabens betrachtet wird, ist die tatsächliche Wiederverwendbarkeit der verschiedenen Module für die praktische Anwendung im Second Life. Konkret wird geprüft, inwieweit die zurückgewonnenen Module aus den Batteriesystemen mit Hilfe eines Baukastensystems zu stationären Batteriespeichern umgebaut werden können. Dadurch werden eine Lebensdauerverlängerung und eine Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Module erreicht.

Parallel zur Entwicklung des Demontage- und Recyclingverfahrens werden die neuen Prozesse nach verschiedenen Parametern wie Umweltwirkung, Materialkritikalität oder Kosten bewertet, um die Nachhaltigkeit des Gesamtverfahrens zu evaluieren und Einflussfaktoren zu identifizieren. Mit dem beschriebenen Vorhaben soll die Verbesserung der ökologischen Bilanz der Lithium-lonen-Batterien und damit die Reduktion des CO2-Ausstoßes bewirkt werden.

Die Erkenntnisse aus dem Fördervorhaben sollen als übertragbare Bilanzierungskonzepte für Produktkreisläufe aller Art Anwendung finden – unabhängig von Größe, Bauart oder Anwendung eines Batteriesystems.

Quelle: Fraunhofer IWKS

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