Materialrecycling
Aus alten Batterien werden neue
Im Projekt LiBinfinity erarbeiten Partner aus Forschung und Industrie ein ganzheitliches Konzept zur Wiederverwertung der Materialien von Lithium-Ionen-Batterien. Das Karlsruher Institut für Technologie ist auch mit dabei und übernimmt die Bewertung der Rezyklate.
Die Nachhaltigkeit der Elektromobilität hängt wesentlich von den Batterien ab. Diese enthalten wichtige Rohstoffe wie Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan. Die in Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Materialien lassen sich zu über 90 Prozent stofflich wiederverwerten.
Das nun gestartete Projekt LiBinfinity geht darüber weit hinaus und zielt auf ein ganzheitliches Recyclingkonzept für Lithium-Ionen-Batterien (LiB). »Vor allem bei der Elektrifizierung von Lkws benötigen die Batterien so viel Material, dass ein Einsatz der Rezyklate für andere Anwendungen nicht ausreichend ist«, erklärt Professor Helmut Ehrenberg, Leiter des Instituts für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Vielmehr bedarf es eines geschlossenen Kreislaufs bei den Batterien selbst. Das bedeutet, die Materialien aus gebrauchten Batterien zur Herstellung neuer Batterien zu verwenden.
In LiBinfinity erarbeiten Partner aus Forschung und Industrie einen Ansatz, der sich von Logistikkonzepten bis hin zur Reintegration von Rezyklaten in den Lebenszyklus der Batterie erstreckt. Sie entwickeln ein mechanisch-hydrometallurgisches Verfahren, das ganz ohne energieintensive Prozessschritte auskommt und höhere Recyclingquoten ermöglicht: Materialien, die sich nicht mechanisch trennen lassen, werden unter relativ niedrigen Temperaturen mithilfe von Wasser und Chemikalien aufgespalten.
Kathodenmaterialien müssen hohe Anforderungen erfüllen
Das KIT übernimmt in LiBinfinity die Aufgabe, die Rezyklate, das heißt die wiedergewonnenen Stoffe, auf ihre Eignung als Ausgangsstoffe für die Herstellung neuer Batterien zu prüfen. »Diese Validierung ist unerlässlich, da Materialien für Batterien hohe Anforderungen erfüllen müssen«, so Dr. Joachim Binder, Leiter der Forschungsgruppe Synthese und keramische Pulvertechnologie am IAM-ESS. Vor allem gelte dies für Kathodenmaterialien, die Effizienz, Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Kosten der Batterien wesentlich mitbestimmten.
Am KIT laufen für LiBinfinity folgende Arbeiten: Eingangskontrolle der Rezyklate, Synthese neuwertiger Kathodenmaterialien, Elektrodenfertigung, Herstellung von großformatigen Lithium-Ionen-Batteriezellen in Industriequalität, Zelltestung und Bewertung der Batteriezellen. Basierend auf den Untersuchungen werden die Anforderungen an die Qualität der Rezyklate festgelegt, um diese in den Wertstoffkreislauf zurückführen zu können.
Ein ganzheitliches Recyclingkonzept für Batteriematerialien verbessert nicht nur die Nachhaltigkeit der Elektromobilität unter ökologischen, ökonomischen und sozialen Aspekten, sondern verringert auch Europas Rohstoffabhängigkeiten.
Über LiBinfinity
Für das Projekt LiBinfinity hat sich ein Konsortium um Licular zusammengefunden, einem 100-prozentigen Tochterunternehmen von Mercedes-Benz. Projektpartner sind neben dem KIT Mercedes-Benz, Daimler Truck, Primobius, SMS Group, die Technische Universität Clausthal und die Technische Universität Berlin.
Am Mercedes-Benz-Standort Kuppenheim entsteht eine Recycling-Pilotanlage mit einer Jahreskapazität von 2.500 Tonnen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) fördert LiBinfinity mit knapp 17 Millionen Euro. Davon erhält das KIT rund 1,2 Millionen Euro.
Das Vorhaben LiBinfinity soll wesentlich dazu beitragen, die von der Europäischen Kommission vorgeschlagenen und derzeit noch in Abstimmung befindlichen Zielvorgaben im Rahmen der EU-Batterieregulierung zu erfüllen.
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