»RoB@t2Cell« stärkt Kreislaufwirtschaft
Neue Wege für sicheres Batterie-Recycling
Das Forschungsprojekt RoB@t2Cell hat im Frühjahr die Zusammenarbeit gestartet und entwickelt automatisierte Lösungen zur sicheren Demontage und gezielten Entladung von Batteriezellen für Recycling und Wiederverwendung. Ziel ist eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft in Europa.
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. Dadurch 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 IPA bringt vielfältige Expertise ein
Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA bringt sein umfängliches Wissen aus dem Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion (ZDB) in das Projekt mit ein. Dazu gehören vor allem Strategien zur nachhaltigen Herstellung und lebenszyklusoptimierten Wiederverwendung moderner Energiespeichersysteme unter Nutzung von Werkzeugen der Digitalisierung, Modellierung und Simulation.
Das Fraunhofer IPA leitete auch das zugrunde liegende oben erwähnte Vorgängerprojekt »DeMoBat«, das die technische Machbarkeit der industriellen Demontage von Batteriesystemen demonstrierte. Darüber hinaus bringt das Institut seine Infrastruktur und sein Know-how im Bereich der Charakterisierung, des Testings und der Prädiktion der Restlebensdauer von Batterien und Batteriezellen sowie die Kompetenzen im Bereich der Nachhaltigkeitsindikatoren und -bewertung in das Projekt ein.
