EVanBatter – Entwicklung einer gegenüber Verunreinigungen robusten Resyntheseroute von Aktivmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien

Um Stoff- und Materialkreisläufe in der Batteriezellproduktion vollständig schließen und Kosten sowie Umweltwirkungen entlang des Produktlebenszyklus´ reduzieren zu können, ist die Rückführung von End-of-Life (EoL) Batteriezellmaterialien zwingend erforderlich. Ziel des Projektes EVanBatter ist daher die Entwicklung effizienter und robuster Prozesse zur mehrfachen Umsetzung zurückgewonnener Rohstoffe (Sekundärrohstoffe) aus anderen Clusterprojekten, z.B. EarLiMet, PyroLith, LOWVOLMON und Action um sowohl Aktivmaterialien aus der Kathode als auch Anodenmaterialien wirtschaftlich in den Prozesskreislauf der Elektrodenproduktion zurückzuführen. Innerhalb des Batteriekreislaufes wird die Etablierung von Recyclingkonzepten von einem kontinuierlichen Fortschritt der Batterietechnologien begleitet. Aufgrund der Weiterentwicklungen der Batteriechemien sind flexible Prozesse, die gegenüber Störstoffen unempfindlich sind, von essentieller Bedeutung, um eine gleichbleibende Qualität der Produkte zu gewährleisten.

Im Rahmen dieses Vorhabens soll daher ein Anforderungskatalog an die Rezyklatrohstoffe, abgeleitet aus der Expertise der Partner und der für die industrielle Nutzung notwendigen Anforderungen, erstellt werden. Es werden hydrometallurgische Verfahren zur qualitativ hochwertigen Rückgewinnung der Wertmetalle aus der Schwarzmasse weiterentwickelt, um Verunreinigungen zu entfernen und die Wertmetalle als hochreine Metallsalze zu extrahieren und in die Resynthese zu überführen. Die Untersuchung der Verwertbarkeit von gewonnenen Materialien in der Resynthese, in welcher u.a. der Einfluss der Verunreinigungen verschiedener Schwarzmassen auf die elektrochemische Performance und das Produkt Batteriezelle untersucht und bewertet werden soll, dient der Ableitung von Handlungsempfehlungen für die Industrie, insbesondere im Hinblick auf notwendige Material- und Stoffqualitäten am Ende der Recyclingprozesse, sowie der ökologischen und ökonomischen Bewertung der Technologien. Die Resynthese und Veredelung (Metallsalze und Graphit) wird über effiziente und flexible Verfahren untersucht, um skalierbare Prozesse in Abhängigkeit von der Produktqualität zu bewerten.

Die übergreifende, systematische Analyse und die Bewertung der EoL-Lebenszyklusphasen erfolgen entlang der gesamten Prozessentwicklung, um Erkenntnisse über Kosten und Umweltwirkungen zu ermitteln und eine nachhaltige Batteriezellproduktion voranzutreiben. Übergeordnetes Ziel des Projektes EVanBatter ist es, die abgeleiteten Erkenntnisse über die Material- und Stoffqualitäten aus den unterschiedlichen Recyclingrouten während der Projektlaufzeit mit den vor- und angelagerten Clusterprojekte, wie bspw. EarLiMet, PyroLith, LOWVOLMON und ecoLiga zu iterieren und zu bewerten. Der Informationsaustausch zwischen den Projekten erlaubt eine stetige Schärfung der Recyclingziele und Anpassungen in der Bewertung der Wirtschaftlichkeit von Resyntheseprozessen.

© EVanBatter

Kontakt

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST

Sabrina Zellmer

Bienroder Weg 54 e, 38108 Braunschweig

ist.fraunhofer.de

Projektlaufzeit

01.01.2021 – 31.12.2023

Beteiligte Partner

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST)