„RecyLIB“: Forschungsprojekt zu funktionserhaltendem Batterie-Recycling

Das funktionserhaltende Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist das Ziel des 2022 gestarteten und nun vorgestellten Projekts „RecyLIB“, das von der EU und nationalen Förderorganisationen unterstützt wird.

Das vom Fraunhofer ISC koordinierte Projekt zielt auf ein integriertes Herstellungsverfahren für Lithium-Ionen-Batterieelektroden ab, bei dem der Produktionsprozess bereits so gestaltet ist, dass recyceltes Material verwendet werden kann. Dadurch kann das aktive Funktionsmaterial nach dem Ende der Lebensdauer der Batterie mit hoher Ausbeute zurückgewonnen werden und steht für die direkte Wiederverwendung bei der Wiederherstellung von Elektroden zur Verfügung, schreibt das Fraunhofer ISC in der Mitteilung.

Das erklärte Ziel: Das recycelte Elektrodenmaterial soll direkt in den Elektrodenherstellungsprozess zurückgeführt werden können, ohne die Zellleistung zu beeinträchtigen. Zudem soll der Einsatz von kritischen Prozesshilfsmitteln, wie etwa von Lösungsmitteln, entfallen.

Bei dem heute weit verbreiteten hydrometallurgischen Batterie-Recycling werden die Batteriezellen mechanisch zerkleinert und gefiltert, bis die sogenannte schwarze Masse mit den wertvollen Aktivmaterialien übrig bleibt. Diese wird dann mit Hilfe von weiteren Chemikalien in die Ursprungs-Materialien aufgespalten, die dann wiederum für die Produktion neuer Elektroden genutzt werden können – im etablierten Verfahren der Elektrodenbeschichtung.

Das RecyLIB-Konsortium will nun ein Verfahren entwickeln, bei dem die hydrometallurgische Aufarbeitung – also das chemische Aufspalten in die einzelnen Materialien – entfällt. Stattdessen sollen in einem wasserbasierten Trenn- (elektrohydraulische Fragmentierung und Zentrifugation) und Sortierverfahren die Batteriematerialien aus der schwarzen Masse möglichst schonend zurückgewonnen werden. Dabei wird das Elektrodenmaterial nicht in seinen Einzel-Rohstoffen, sondern in seiner bisherigen Zusammensetzung zurückgewonnen. An einem ähnlichen Recycling-Verfahren arbeitet auch der chinesischen Zellhersteller Farasis Energy.

Auf der Produktionsseite will das RecyLIB-Konsortium eine schmelzprozessbasierte Elektrodenherstellung erproben, die den Verzicht auf giftige Lösungsmittel ermöglicht. Auch die Leistungsfähigkeit und das Alterungsverhalten von Batteriezellen aus Primärrohstoffen und recyceltem Funktionsmaterial werden im Rahmen des Projekts untersucht und bewertet.

„Das RecyLIB-Team will einen großen Schritt in Richtung einer nachhaltigen Batterieproduktion in Europa machen“, sagt Michael Hofmann vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung, der das Projekt koordiniert. „Batterieproduktion und Batterierecycling müssen Hand in Hand gehen, damit der Energie- und Ressourcenverbrauch in der Produktion sowie die CO2-Emissionen und andere Umweltauswirkungen so gering wie möglich sind.“

Neben dem Fraunhofer ISC mit Sitz in Würzburg sind auch die Universität Gent aus Belgien, Hutchinson aus Frankreich, die deutsche ImpulsTec GmbH, Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH und die Bayerische Forschungsstiftung Teil des Konsortiums.
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