Ressourceneffizientes Batterie-Recycling Fraunhofer ISC koordiniert »AutoBatRec2020«

Das Forschungsprojekt »AutoBatRec2020« beschäftigt sich mit dem ressourceneffizienten Recycling von Altbatterien.
Das Verbundprojekt »AutoBatRec2020« beschäftigt sich mit dem ressourceneffizienten Recycling von Altbatterien.

Der steigende Batterie-Bedarf durch die E-Mobilität macht eine geschlossene Recyclingkette erforderlich. Im Rahmen des Forschungsprojekts »AutoBatRec2020« werden Wege für das effiziente Recycling identifiziert, um kostbare Rohstoffe zurückzugewinnen und für die europäische Industrie zu sichern.

Im dreijährigen und von der EU geförderten Forschungsprojekt »AutoBatRec2020« (Automotive Battery Recycling 2020), koordiniert von der Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC, soll der gesamte Prozess des Batterierecyclings analysiert werden: Vom Sammeln der Altbatterien, über die unterschiedlichen Verfahren Batterien aufzutrennen, bis hin zur Aufbereitung der Batteriematerialien und zur Wiederverwendung in neuen Batterien.

Sammeln der Altbatterien

Die erste Herausforderung liegt in der Sammlung der Altbatterien angesichts des zu erwartenden Zuwachses an E-Fahrzeugen. Für die große Menge muss ein zuverlässiger und ausbaufähiger Weg gefunden werden. Wichtige Themen im Arbeitsprogramm sind daher neue Sammel- und Transportkonzepte.

Auftrennung der Altbatterien

Ein besonders wichtiger Baustein des Recyclings sind automatisierte Demontageverfahren, die gegenüber der händischen Zerlegung deutlich schneller sein sollen.

Rückgewinnung der Materialien

Auch die Rückgewinnung selbst bietet verschiedene Optimierungsmöglichkeiten. Neben mechanischen Zerkleinerungsverfahren wie dem Schreddern werden auch neue Verfahren untersucht, wie die elektrohydraulische Zerkleinerung, die in Kombination mit Sortiertechnik eine sortenreine Rückgewinnung von verschiedenen Materialien ermöglicht. Vorteile der Verfahren werden analysiert und in Kombination mit etablierten metallurgischen Verfahren bewertet, die elementare metallische Bestandteile aus den Altbatterien extrahieren.

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

Eine weitere große Herausforderung ist die Vielfalt der unterschiedlichen Batteriesysteme. In der Regel unterscheiden sich Aufbau, Zustand und Rohstoffgehalt der Altbatterien signifikant. Informationen darüber liegen, wenn überhaupt, nur lückenhaft vor. Nicht zuletzt dadurch birgt das Zerlegen diverse Risiken. Auch verkompliziert die Vielzahl an Formaten und Zellaufbauten die gewünschte Automatisierung des Vorgangs. Erschwerend kommt hinzu, dass zum Teil im Hochvoltbereich gearbeitet wird, und es im Falle von beschädigten Batterien zu Kontakt mit brennbaren und gesundheitsschädlichen Bestandteilen kommen kann. Ziel ist es hier, neue Konzepte zu erarbeiten, um alle Risiken weiter zu reduzieren beziehungsweise durch Analyse der Möglichkeiten eventuell völlig ausschließen zu können.

Wiederverwendung der Materialien

Um die Wiederverwertungsmöglichkeiten in Zukunft noch effizienter ausschöpfen zu können, werden auch Konzepte für ein intelligentes Design des Recyclings erarbeitet.

Projektziel und -partner

Das Projektziel ist, die einzelnen Prozesse hinsichtlich Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit zu bewerten und durch Kombination und Weiterentwicklung eine ökonomisch interessante Wertschöpfungskette aufzubauen – um das End-of-Life-Management von Altbatterien in Richtung Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit zu entwickeln.

Nachfolgende Partner sind an dem Projekt (Projektende Dezember 2020) beteiligt:

  • Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
  • Daimler
  • Fraunhofer IPA
  • Fraunhofer ISC
  • ImpulsTec
  • Samsung SDI
  • Technische Universität Bergakademie Freiberg
  • Umicore