Lithium-Ionen-Akkus fast gänzlich recyceln

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Lithium-Ionen Batterien sind der Kraftstoff der Elektromobilität. Nun gelingt erstmals, mittels einer patentierten Technik, eine Recyclingquote von 75 Prozent. Neben den Primärrohstoffen Lithium, Nickel oder Kobalt wird sogar die Restenergie der Batterien „recycelt“.

Die Elektromobilität wird neben der Frage zur Infrastruktur vor allem auch die nach dem Recycling der im Fahrzeug verbauten teuren Lithium-Ionen-Batterien aufwerfen. Die am Prozess beteiligten wissen schon lange, dass für die strategische Planung des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen ein umfassendes Verständnis der Fahrzeug-, Batterie- und Recyclingtechnologien sowie der Bedeutung des Recyclings für betroffene Akteure erforderlich ist. Dies schreibt Claas Hoyer in „Strategische Planung des Recyclings von Lithium-Ionen-Traktionsbatterien“ und nennt erste Erfolge.

Experten zufolge liegt der derzeitige Stand der Technik hinsichtlich der Recyclingquote bei unter 60 Prozent. Nun aber gelang es der Battery Labfactory Braunschweig (BLB) ein Verfahren zur Rückgewinnung von Lithium, Kobalt und weiteren Rohstoffen zu entwickeln, mit der Recyclingquoten von über 75 Prozent pro Batteriesystem möglich sind. In der dazu konzipierten Anlage der BLB, einer Einrichtung des Niedersächsischen Forschungzentrums Fahrzeugtechnik der TU Braunschweig, werden Batterien aus Elektroautos demontiert, entladen und aufbereitet.

Auch die Restenergie wird genutzt

Die im Rahmen des Leuchtturm-Projekts „LithoRec II“ entwickelten Prozessschritte zielen dabei auch darauf ab, vor dem Recycling der alten Traktionsbatterien die dort gespeicherte Restenergie bei der Entladung in das Stromnetz der TU Braunschweig einzuspeisen und dem Wertschöpfungsprozess wieder zuzuführen. Erst dann werden demontierende, verfahrenstechnische und metallurgische Verfahren eingesetzt, um die wertvollen Materialien zurückzugewinnen. Dazu zählen die Primärrohstoffe Lithium, Nickel oder Kobalt, die später in der Neuproduktion von Traktionsbatterien verwendet werden können.

Laut dem BLB war aufgrund der eingesetzten unterschiedlichen Materialien und der Komplexität der Traktionsbatterien die Entwicklung dieses Recyclingverfahrens eine umfangreiche Aufgabe, die das Zusammenwirken von verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen und Industriepartnern verlangte. Gefördert wurde die Demonstratoranlage zum Recycling von Lithium-Ionen Batterien im Rahmen des „LithoRec II“-Projektes durch das Bundesumweltministerium (BMU).

Das Leuchtturmprojekt „LithoRec II“

LithoRec II ist ein Leuchtturmprojekt der Bundesregierung im Bereich Recycling und Ressourceneffizienz. Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Erprobung eines Recyclingprozesses für Lithium-Ionen-Altbatterien (LIB) aus Elektrofahrzeugen. Hierzu wurde von den beteiligten Projektpartnern aus Industrie und Wissenschaft eine Demonstrationsanlage in Braunschweig errichtet, in der die Prozesskette von der Entladung der Batterien über die Demontage bis zu verfahrenstechnischen Prozessen zur Aufbereitung und Separation der Wertstoffe abgebildet wird. Die Forscher vereinen hierbei material- und prozesstechnische Fragestellungen, die ein erfolgreiches Recycling von lithiumbasierten Batteriesystemen aus der Elektromobilität bestimmen. Das Ergebnis ist eine erfolgsversprechende Verwertung von Altbatterien, die sich nachweislich wirtschaftlich und ökologisch positiv auswirkt.

Zentrale Ziele des Verbundprojektes LithoRec II sind die materialspezifische Weiterentwicklung des im Vorgängerprojekt LithoRec im Labormaßstab untersuchten ganzheitlichen Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien für Traktionsanwendungen, der Aufbau einer Pilotanlage für die mechanische Separation der Batteriematerialien und die Umsetzung sämtlicher Verfahren der Recyclingkette im Pilotmaßstab. Dabei werden demontierende, verfahrenstechnische und metallurgische Verfahren eingesetzt. Die Forscherinnen und Forscher untersuchen sämtliche Prozesse der Recyclingkette von der Deaktivierung von Batterien und Zellen über die (teil-) automatisierte Demontage der Batterien bis hin zur Zerkleinerung und Klassierung der verschiedenen Materialfraktionen. Um eine hohe Rückgewinnungsquote zu erzielen, wird auch das Recycling der Elektrolyte (Leitsalze und Lösungsmittel) und der Anodenbeschichtungen (Graphit) untersucht.