ReDesign – Entwicklung von Gestaltungsrichtlinien für die recyclinggerechte Konstruktion von Batteriesystemen im Kontext der Kreislaufwirtschaft

Aktuell entwickelte und gefertigte Lithium-Ionen-Batteriesysteme werden speziell hinsichtlich Leistung, Energiedichte und Kosten optimiert. Aspekte eines kreislauf- bzw. recyclinggerechten Designs von Zellen, Modulen und Systemen werden bislang nur nachgeordnet betrachtet. Dies hat in der Vergangenheit dazu geführt, dass Batteriesysteme am Ende ihres ersten Lebenszyklus in der Regel als ganzes System dem Recyclingprozess geführt werden, da eine Entnahme einzelner Komponenten aus dem Batteriesystem mit viel technischem und organisatorischen Aufwand verbunden ist. Auch innerhalb des Recyclingprozesses verursacht das konstruktive und materialtechnische Design von Batteriesystemen Aufwand, der sich durch eine kreislauforientierte Konstruktion nach den Prinzipien des Design-for-Recycling reduzieren lässt.

Diese Fragestellungen führen zu komplexen, multidimensionalen Anforderungen für die Produktgestaltung von Batteriesystemen, in denen eine Vielzahl von Zielkonflikten vorherrscht. Die systematische Auflösung der Zielkonflikte bedingt eine ökologische und ökonomische Bewertung der Produkt- und Stoffströme. Unter der Berücksichtigung von strukturellen und prozeduralen Charakteristika von Batteriesystemen, -modulen und -komponenten und den möglichen Wegen der Produkt- und Stoffströme müssen Lösungsansätze für die Gestaltung von Batteriesystemen erarbeitet und in Konzepte verfeinert werden, um Verluste im Produkt-und Stoffkreislauf („Open Loops“) zu minimieren. Dabei sind hinsichtlich möglicher Zielkonflikte im Besonderen Applikationsanforderungen und die Verfügbarkeit geeigneter Fertigungsverfahren als Senke von Produktund Stoffkreisläufen zu berücksichtigen. Aus dieser Motivation und den damit einhergehenden Fragestellungen leiten sich die Ziele ab, an denen das Vorhaben ReDesign ansetzt. Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist die Steigerung der Kreislauffähigkeit von Batteriesystemen, um damit „open Loops“ im Materialkreislauf zu vermeiden und die negativen Umweltwirkungen von Batterien zu reduzieren.