Das Team des Forschungsprojekts RoB@t2Cell, das diesen Frühling in die aktive Zusammenarbeit gestartet ist, entwickelt automatisierte Lösungen für die sichere Demontage, gezielte Entladung für sowohl Recycling als auch Wiederverwendung von Batteriezellen.
Eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft für die deutsche und europäische Batterieindustrie ist die Zielsetzung des Vorhabens. Die Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS bringt dabei seine langjährige Erfahrung in der Rückgewinnung strategischer Materialien ein, um den Kreislauf effizient zu schließen und aus der Zelle wertvolle Rohstoffe zurückzugewinnen.
Batteriesysteme stellen aufgrund ihrer Restspannung ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar. Um diese Risiken zu minimieren, werden Batterien häufig direkt tiefenentladen – ein Prozess, der jedoch die Zellen für eine weitere Nutzung zerstört und Second-Life-Anwendungen außerhalb des Recyclings unmöglich macht. Das neue Forschungsprojekt RoB@t2Cell setzt genau hier an: Ziel ist es, aufbereitete Batteriezellen sowohl für Second-Life-Anwendungen als auch für das stoffliche Recycling nutzbar zu machen.
Kern des Projekts ist die Entwicklung eines Systems, das eine bedarfsgerechte Entladung einzelner Batteriezellen und -module ermöglicht. Je nach geplanter Weiterverwendung – etwa Wiederverwendung, Remanufacturing oder Recycling – kann die Entladung individuell angepasst werden. So werden Batteriezellen und -module, die für das Recycling bestimmt sind, tiefenentladen, während Zellen für die Wiederverwendung schonend auf einen definierten Ladezustand gebracht werden. Auf diese Weise bleiben wertvolle Zellen unbeschädigt und können für eine spätere Wiederverwendung aufbereitet werden.
Neue Anlage für automatisierte Entladung und Demontage
Voraussetzung für diese gezielte Entladung ist eine frühzeitige, automatisierte Entscheidungsfindung über die weitere Nutzung der Batterien. Das Projekt entwickelt hierfür ein System, das automatisierte Kontaktierung, intelligente Charakterisierung, Echtzeit-Entscheidungen und die bedarfsgerechte Entladung vereint. Die dafür notwendige Demontage bis zur Freilegung der Zellpole erfolgt mit einer weiterentwickelten Roboterzelle, die höchste Anforderungen an Sicherheits-, Hochvolt- und Softwaretechnik erfüllt und nach der Entwicklungsphase im Rahmen des Projekts in einem industriellen Piloteinsatz beim Projektpartner Umicore erprobt wird.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung von Techniken und Konzepten zur Nutzbarmachung von Batteriezellen aus neuartigen, verklebten Batteriesystemen.
Vorgabenkonformes Recycling wird skalierbar
Für Batteriemodule, die recycelt werden müssen, werden effiziente Prozesse zur automatisierten Demontage und Zellöffnung entwickelt. Die so vorbereiteten Zellen können in einem innovativen, wasserbasierten Recyclingverfahren prozessiert werden, das auch nicht-tiefenentladene Zellen effizient verarbeitet und die Rückgewinnung kritischer Rohstoffe weiter verbessert. Damit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Skalierung von Recyclingprozessen und zur Erfüllung der EU-Batterieverordnung.
Mit diesem Vorhaben baut das Projektteam die im Vorgängerprojekt „DeMoBat“ (Industrielle Demontage von Batteriemodulen und E-Motoren, gefördert vom Umweltministerium des Landes Baden-Württemberg) erreichte Technologieführerschaft für die automatisierte Batteriedemontage weiter aus – bis hin zur Zellebene. Die entwickelten Lösungen schaffen die Basis für Second-Life-Anwendungen und ein hocheffizientes Recycling und stärken so die Kreislaufwirtschaft der deutschen und europäischen Batterieindustrie nachhaltig.
Fraunhofer IWKS bringt vielfältige Expertise ein
Die Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS setzt auf langjährige Erfahrung in der Rückgewinnung strategischer Materialien, um den Kreislauf effizient zu schließen. Zudem wird die Infrastruktur und das Know-how des ZDR-EMIL ( Zentrum für Demontage und Recycling für Elektromobilität) genutzt, um einen robotergestützten, automatisierten Demontageprozess für Batterie-Module zu entwickeln, der die einzelnen Zellen selektiert.
Anschließend werden diese im Fraunhofer IWKS-eigenen hydro-mechanischen Batterie-Recyclingprozess weiter recycelt. Dabei erreicht die Einrichtung im Technikums-Maßstab bei Pouch-Zellen bereits heute eine hohe Reinheit der Schwarzmasse von über 97,5 Prozent bei geringen Verunreinigungen durch Aluminium, Kupfer und Eisen und gleichzeitig eine Ausbeute von über 95 Prozent, gemessen über alle Batches der letzten drei Jahre. Die entsprechenden Material-Charakterisierungsmethoden und das dazugehörige Know-how gehören zur Grundausstattung des Fraunhofer IWKS.
Quelle: Fraunhofer IWKS
