Recycling wertvoller Batteriematerialien Lithium-Ionen-Batterien effizient wiederverwerten

Mit Hilfe eines neuen Recyclingverfahrens sollen wertvolle Batteriematerialien zurückgewonnen werden.
Mit Hilfe eines neuen Recyclingverfahrens sollen wertvolle Batteriematerialien zurückgewonnen werden.

In aktuellen Aufbereitungsverfahren werden meist nur elementare Metalle zurückgewonnen. Ziel des Projekts NEW-BAT ist es nun, auch Lithium-Metalloxide und Kohlenstoffverbindungen zu recyceln, damit diese wieder in neuen Batterien eingesetzt werden können.

Beim Recycling von gebrauchten Batterien und Produktionsabfällen aus der Batteriefertigung werden heute energieintensive metallurgische Recyclingmethoden eingesetzt. Damit lassen sich allerdings nur elementare Metalle zurückgewinnen. Die Wertschöpfung liegt in der Regel ausschließlich auf den Metallwerten von beispielsweise Nickel, Cobalt oder Mangan. Besser wäre eine Rückgewinnung der eigentlichen Batteriematerialien, die bereits mit hohem Aufwand aus den Grundelementen hergestellt wurden. Dazu gehören hochwertige Lithium-Metalloxide und bislang gar nicht recyclingfähige Kohlenstoffverbindungen.

An dieser Stelle setzt das Projekt NEW-BAT an: Unter der Leitung von Andreas Bittner von der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS entwickeln Wissenschaftler und Ingenieure ein neues Verfahren, mit dem diese wertvollen Batteriematerialien komplett aus den Altbatterien zurückgewonnen und so aufbereitet werden können, dass sie sich wieder in neuen Batterien einsetzen lassen.

Intelligentes Zerkleinern

Wichtigstes Element des neuen Recyclingprozesses ist die elektrohydraulische Zerkleinerung mit Hilfe von Schockwellen. Bei diesem Verfahren wird das zu zerkleinernde Material in ein flüssiges Medium wie zum Beispiel Wasser eingebracht. Über elektrische Entladung werden dann Schockwellen freigesetzt, die durch das Medium Wasser sehr gleichmäßig an das Material weitergegeben werden.

Dabei ist eine quasi berührungsfreie Aufspaltung der Komposite an den Materialgrenzen möglich. Eine einfache und schonende Separation der Komponenten ist somit erreichbar. Danach kann das Materialgemisch aus den verschiedenen Batteriekomponenten (Kathode, Anode, Elektrolyt, Separator sowie Zell- und Batteriegehäuse) effizienten Trennverfahren unterzogen werden.

Um möglichst reines Batteriematerial zu erhalten, ist es nötig, Verfahren zu verwenden, die sowohl physikalische Eigenschaften wie unterschiedliche Korngröße und Dichte als auch die unterschiedliche chemische Zusammensetzung der Materialien zur Separation nutzen.