Forschungsprojekt soll mehrfaches Batterie-Recycling erproben

Ein von VW geführtes Konsortium mit Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft will den Nachweis erbringen, dass die wertvollsten Bestandteile von Antriebsbatterien durch Recycling mehrfach nacheinander zurückgewonnen und wiedereingesetzt werden können.

Das Forschungskonsortium „HVBatCycle“ hat laut der Mitteilung von Volkswagen das Ziel, Kathodenmetalle, Elektrolyt und Grafit aus der Anode dauerhaft im geschlossenen Materialkreislauf (Closed Loop) zu führen. In dem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt sollen in den kommenden drei Jahren die dafür erforderlichen Prozesse erforscht und entwickelt werden. „Das Schließen des Kreislaufs erfordert komplexe interdisziplinäre Prozesse“, heißt es in der Mitteilung.

Unter Führung des Volkswagen-Konzerns arbeiten die Unternehmen Taniobis, J. Schmalz und Viscom zusammen mit Forscher*innen der RWTH Aachen, TU Braunschweig und des Fraunhofer IST an eben diesen Prozessen. Dabei müssen die Verfahren in allen Verarbeitungsschritten aufeinander abgestimmt sein, um etwa die Anforderungen hinsichtlich der Sicherheit, aber auch der Qualität und Sortenreinheit der Materialien zu erreichen. VW gibt aber auch an, dass es vor allem um die Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit geht.

Im Kern steht dabei wenig überraschend das mechanisch-hydrometallurgische Recycling. Nach der mechanischen Zerkleinerung und groben Vorsortierung der Materialien wird sie sogenannte schwarze Masse mit Chemikalien in ihre einzelnen Bestandteile aufgetrennt. Dieses Verfahren hat einen deutlich geringeren Energiebedarf und auch eine höhere Recycling-Quote als das pyrometallurgische Verfahren, also das Einschmelzen der Batterie.

Als konkrete Entwicklungsansätze nennt VW zum Beispiel die bedarfsgerechte und wirtschaftlich optimierte Entladung der angelieferten Batteriepacks sowie die weitgehend automatisierte Demontage bis auf die Elektrodenebene. „Dazu zählt auch eine nahezu verlustfreie Trennung von Aktivmaterial und Trägerfolien sowie die Rückgewinnung von Graphit und leichtflüchtiger Elektrolytbestandteile“, so VW. Auch die anschließende hydrometallurgische Aufbereitung der schwarzen Masse soll optimiert werden, etwa bei der frühen und selektiven Extraktion des Lithiums in löslicher Form. Zudem sollen Verfahren entwickelt werden, um wichtige Elektrolytbestandteile und das Grafit effizient aufzubereiten.

In welchen Bereichen diese weiterentwickelten Teil-Prozesse das Recycling der Batterie allgemein verbessern und was speziell in Hinblick auf das wiederholte Recycling entwickelt wird, gibt VW in der Mitteilung nicht an. Dort heißt es nur, dass VW „sehr stark an der Verwirklichung eines geschlossenen Kreislaufs (Closed Loop) von Zellmaterialien interessiert“ sei. Die Wolfsburger stellen daher ihre Recycling-Pilotanlage in Salzgitter und auch das Knowhow aus der dortigen Pilot-Zellfertigung zur Verfügung.

Die Taniobis GmbH ist Qualitätsanbieter für Niob- und Tantal-haltige Pulver für hydrometallurgische Herstellungsverfahren einschließlich Solventextraktion. Die J. Schmalz GmbH ist der weltweit führende Anbieter für Vakuum-Technologie und einer der wenigen Komplettanbieter in diesem Bereich. Schmalz liefert im Geschäftsfeld Vakuum-Automation alle Vakuum-Komponenten, um Greifer für Industrieroboter aufzubauen. Die Viscom AG entwickelt Röntgenmesslösungen speziell für den Einsatz in der Batteriezellindustrie.

„Das Recycling von Batterien und Produktionsausschüssen trägt entscheidend dazu bei, die Rohstoffversorgung unserer geplanten Fabriken sicherzustellen“, sagt Sebastian Wolf, Chief Operating Officer Battery Volkswagen AG. „Durch das Projekt HVBatCycle wird eine ganzheitliche Betrachtung der Recyclingprozesse und dadurch die Umsetzung des Closed Loop der Batteriematerialien vorbereitet.“
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