REWIND-Konsortium forscht am direkten Recycling von Batterien
Zu den Partnern des bis Ende 2027 angelegten Forschungsprojekts gehören unter anderem das Fraunhofer ISC, BMW, IBU-tec und Leclanché. Kern von REWIND ist „die Entwicklung einer Lithium-Ionen-Batteriezelle mit speziell gestalteten, recyclinggerechten Elektroden und Zelldesigns“, wie das Fraunhofer-Institut schreibt. So könnten Kathoden- und Anodenaktivmaterial sowie Leitruß und Zellgehäuse durch teils automatisierte wasserbasierte und energieeffiziente Prozesse regeneriert und direkt in neuen Batterien eingesetzt werden.
Ergo zielt das Projekt darauf ab, eine Lithium-Ionen-Batterie zu schaffen, deren Prototyp nicht nur recyclingfreundlich ist, sondern deren Komponenten auch strukturerhaltend zurückgewonnen werden können. Nach nur einem Regenerationsschritt können die Rezyklate dann direkt wieder in der Zellfertigung eingesetzt werden. Zumindest in der Theorie.
Zum Hintergrund: Direktes Recycling verspricht Ressourcenschonung und einen potenziell geringeren Produktionsaufwand (durch den Verzicht des Hochtemperatureschritts während der Synthese der Aktivmaterialien), allerdings hat sich industriell bisher kein entsprechendes Verfahren durchgesetzt. „Aktuell werden die Zellen deshalb meist mechanisch geschreddert und dann über hydrometallurgische Verfahren weiterverarbeitet – unter Gewinnung vieler Elemente, doch unter Verlust der Funktionsmaterialien“, wie das Fraunhofer ISC einordnet.
Im Gegensatz zu diesen herkömmlichen Recyclingmethoden soll das direkte Recycling von REWIND mit der Rückgewinnung von funktionalen, aber weniger „wertvollen“ Kathodenaktivmaterialien wie Lithium-Eisenphosphat (LFP) und den Anodenmaterialien wie Graphit punkten. „Angesichts der wachsenden Nachfrage nach LFP und dessen Bedeutung in der Batterietechnologie konzentriert sich REWIND auf dieses Material“, heißt es in der Mitteilung. Zusätzlich werde das Konzept auf Natrium-Ionen-Batterien übertragen, um die Anwendungsmöglichkeiten der entwickelten Technologien zu erweitern.
Als Voraussetzung für den Ansatz nennt das Fraunhofer-Institut eine ausreichende Kennzeichnung der Inhaltsstoffe in den Batteriezellen. Deshalb gehört auch dieses Thema zum Projektumfang: Das REWIND-Team wolle die Kennzeichnung voranbringen, zum Beispiel in Kooperation mit Prof. Dr. Karl Mandel von der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg durch den Einsatz von Markerpartikeln, die eine einfache und zuverlässige Identifikation der Inhaltsstoffe ermöglichen, heißt es.
Das Fundament für REWIND wurde durch eine Reihe öffentlicher Projekte wie AutoKlass, IDcycLIB, AdRecBat, NaKlar und ReUse gelegt. „Diese Projekte haben nicht nur wertvolles Wissen und eine robuste Infrastruktur geschaffen, sondern auch den Weg geebnet für eine effiziente Arbeit im REWIND-Projekt“, so Dr. Andreas Flegler, Leiter des Fraunhofer FuE-Zentrums Elektromobilität und Initiator von REWIND. Aus seiner Sicht bietet das Projekt die große Chance, „den Kreislauf des direkten Recyclings zu schließen, ein tiefgreifendes Verständnis für den Gesamtprozess zu entwickeln und innovative Prozessschritte zu erarbeiten“.
Das Projekt soll zudem in den Aufbau eines Kompetenzzentrums für direktes Recycling münden. Dieses soll nach Angaben des Fraunhofer-Instituts zu einer Plattform für interessierte Industrieunternehmen wie Anlagenbauer, OEMs oder Materialhersteller werden.
REWIND wird im Rahmen des BattFutur-Programms des Bundesministeriums für Bildung und Forschung bis 2027 laufen. Die vollständige Teilnehmerliste umfasst neben dem Fraunhofer ISC, BMW, Ibu-tec und Leclanché auch Carl Padberg Zentrifugenbau, die EurA AG, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Himmelwerk Hoch- und Mittelfrequenzanlagen, Netzsch-Gerätebau, Porsche eBike Performance und die WeSort.AI GmbH.
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