HydroLIBRec – Optimierte Prozessketten für hydromechanisches Li-Ionen-Batterie-Recycling

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die technologischen Voraussetzungen zu einem effektiven, wirtschaftlich tragfähigen, umweltschonenden und funktionserhaltenden Batterierecycling (vollständige und optimierte Prozesskette) zu schaffen, das deutschland- bzw. europaweit die Verfügbarkeit von Lithiumbatterieressourcen gewährleistet. Die Schließung der Materialkreisläufe wird nach der funktions-erhaltenden Rückgewinnung der Aktivmaterialien durch anschließende chemische Aufbereitung und die Herstellung von “Recycling-Batteriezellen“ gewährleistet. Die alternativen Prozessketten sowie die zu vergleichenden Variationen werden modelliert und durch Ökobilanzierung sowie Wirtschaftlichkeitsbetrachtung evaluiert. Dies schließt auch einen Vergleich mit etablierten Verfahren ein und soll aufzeigen, welche Möglichkeiten einer effizienten Kreislaufführung für Batteriematerialien in Deutschland praktisch zur Verfügung stehen.

Die Identifikation möglicher Prozessketten für Li-Ionen-Batterierecycling unter Einbeziehung etablierter industrieller Verfahren und neuer Prozesstechnologie ist ein wichtiger Zwischenschritt. Dabei sollen unterschiedliche Teilprozesse zur Vorbehandlung für den Schockwellenprozess entwickelt und durch Variation der Reihenfolge der Prozessschritte sowie der Prozessparameter optimiert werden. Auch der Schockwellenprozess soll durch einen Vergleich mit anderen Zerkleinerungsmethoden bewertet werden. Die nachfolgende Sortierung der Batteriefragmente zur Separation von Metallen, Kunststoffen und Schwarzmasse findet ebenfalls im Wasserbad statt. In diesem Projekt werden diese Kernprozessschritte in einem digitalen Simulationsmodell abgebildet, sodass (Re)Designs der Batteriezelle schnell abgeleitet werden können. Ein ressourcenschonender Prozess zum direkten Recycling, d.h. zur zyklischen Wiederverwertung von Aktivmaterialien, umfasst eine mechanische Separation des Kathodenmaterials (Aktivmaterialien, Leitruß und Binder) mit entsprechender Aufbereitung, d.h. chemische Regeneration bzw. Anreicherung von Elementen wie Li, Co, Mn oder Ni in den Aktivmaterialkristallstrukturen. Nach Ablösun