ecoLiga – Recycling und Resynthese von Kohlenstoffmaterialien aus Lithium-Batterien – Rückgewinnung, Aufbereitung, Wiedereinsatz und angepasstes Zelldesign

Das ecoLiga Projekt bilanziert die Nachhaltigkeit im Hinblick auf Fertigung und Recyclingfähigkeit von unterschiedlichen Kohlenstoffmaterialien und ermöglicht so die Empfehlung eines geeigneten Material- und Batteriedesigns zur Erhöhung der Nachhaltigkeit. Demzufolge ist eine Kernfrage des Projekts die Möglichkeit der Mobilisierung von Batteriekomponenten zur Schließung von Stoffkreisläufen und Erschließung der Kohlenstoffmaterialien auf der Grundlage eines Design for Recycling. So können die Felder Batteriefertigung und -recycling inhaltlich miteinander verknüpft werden und Kooperationswege aufgezeigt werden, um sich im Feld einer nachhaltigen Innovationsentwicklung zu bewegen. Insbesondere wird das entwickelte Vorgehen an Hand von Lithium-Schwefel Batterien für ein innovatives Batteriesystem validiert. Somit wird eine optimale Vorbehandlung mit einem geeigneten Trennverfahren zur Extraktion der Aktivmasse, eine Flotationsbehandlung zur Graphit- und Kohlenstoffmaterialrückgewinnung, eine ganzheitliche Rohstoffrückgewinnung zur Maximierung der Ausbeute, und eine Graphit- und Kohlenstoffmaterial Aufreinigung zur Resynthese durchgeführt.

Dieses Vorhaben wird durch eine Bündelung von Forschungskompetenz entsprechend der jeweiligen Stufen in der Prozessroute realisiert: Das Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden weist langjährige Erfahrung im Batteriedesign von Materialentwicklung bis zur Prototypen Zellfertigung auf, somit kann auch das Feld der Resynthese von Batteriezellen aus Recycling-Material abgebildet werden. Die Expertise des ecoLiga Projektkoordinators, dem Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling (IME) der RWTH Aachen liegt vor allem in der Konzeption und experimenteller Abbildung nachhaltiger und kosteneffizienter Recyclingverfahren für unterschiedliche Batteriesysteme.

Dieser Aspekt wird optimal durch das Know-How des Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) im Bereich des Recyclings von mineralischen und metallhaltigen Rohstoffen, hierinsbesondere hinsichtlich der Aufbereitung von Kohlenstoffpartikeln mittels Flotation, verstärkt. Durch die Kombination von IME- und HIF-Kompetenz kann so ein Gesamtrecyclingkonzept zur Maximierung von Ausbeute und Reinheit verfolgt werden.

Das Vorhaben des ecoLiga Projekts wird durch die begleitende Analyse- und Bewertung der Recycling- und Resyntheseprozesse seitens des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der TU Braunschweig abgerundet. Somit kann während des Projekts mittels Life Cycle Costing (LCC) und Life Cycle Assessment (LCA) eine Nachhaltigkeitsbewertung erfolgen.

Da alle für die Prozesskette zentralen Partner an diesem Vorhaben beteiligt sind führen zudem Iterationsschleifen zwischen Recycling und Zellfertigung aus Sekundärmaterial zu einer stetigen Optimierung der ecoLiga-Prozesse und somit zu einer hohen Zellperformance aus Recyclingmaterial.