Forscher aus Sachsen-Anhalt arbeiten an thermischen Batterie-Recycling

Um die Rohstoffe aus Lithium-Batterien zurückzugewinnen, erforscht ein Team der Hochschule Anhalt im Projekt „Thermisches Recycling von Lithiumbatterien“, wie sich Lithium-Akkus in einem Ofenreaktor in ihre Einzelteile thermisch trennen lassen.

Ein thermisches Recycling von Batteriezellen klingt zunächst nicht zukunftsgewandt, denn das Erhitzen und Einschmelzen gilt als energieintensiv, die Recyclingquoten waren niedrig. Daher wird in vielen Forschungsprojekten und praktischen Anwendungen auf das sogenannte hydrometallurgische Verfahren gesetzt, bei dem nach dem Zerkleinern und erstem Sortieren die „schwarze Masse“ mit den wertvollen Batteriematerialien mittels Wasser und Chemikalien in die einzelnen Rohstoffe aufgespalten wird.

Bei dem Projekt geht es dem Forscher-Team aus Sachsen-Anhalt nicht um das thermische Recycling der schwarzen Masse, sondern vor allem darum, an eben jene schwarze Masse zu kommen. Denn nicht bei allen Lithium-Ionen-Batterien ist das Entladen ohne Weiteres möglich. Das Entladen ist aber die Voraussetzung dafür, dass die Batterie zerkleinert werden kann – eine nicht entladene Batterie kann isch leicht entzünden. „Die spontane und unkontrollierte Freisetzung von Energie, auch bekannt als thermisches Durchgehen, stellt eine der größten Herausforderungen dar“, sagt Fabian Herz, Professor für Apparate- und Anlagentechnik an der Hochschule Anhalt. Deshalb erforscht er mit seinem Team, wie sich die mobilen Stromspeicher in einem Ofenreaktor in ihre Einzelteile thermisch trennen lassen.

Am Campus in Köthen hat Herz mit seinem Team mehrere solcher Ofenreaktoren, die auch als Drehrohröfen bezeichnet werden, in verschiedenen Größen aufgebaut. Die großen Reaktoren mit bis zu sechs Metern Länge und einen Meter Durchmesser sowie Temperaturen von bis zu 1600 Grad Celsius sind Hauptschauplatz der Untersuchungen, so die Hochschule Anhalt. Es sollen die ersten Versuche dieser Art sein, „um Lithium-Batterien nicht mechanisch, sondern thermisch aufzuschließen“.

„Unser Ziel ist ein effizienter Prozess in einem Ofenreaktor, über den eine möglichst hohe Rückgewinnungsquote für die schwarze Masse erreicht wird“, so Professor Herz weiter. Dabei geht es ihm und seinem Team weniger um große Batteriezellen aus Elektrofahrzeugen, sondern zum Beispiel um Akkus für E-Zigaretten, Smartphones, Laptops. Sie enthalten nur geringe Mengen wertvoller Metalle, die sich mit herkömmlichen Verfahren nicht wirtschaftlich zurückgewinnen lassen.

Laut Herz kam der Anstoß zu dem thermischen Verfahren „direkt aus der Industrie“. Das Projekt selbst ist bereits zum 1. Februar 2024 gestartet und auf drei Jahre finanziert. Bis dahin soll die Idee „bis zum Technikum-Maßstab“ entwickelt werden, anschließend ist ein Upscaling mit Industriepartnern geplant. „Dabei ist uns durchaus bewusst, dass solche Prozesse selbst sehr energieaufwendig sind. Diese Bilanz solcher Thermoprozesse zu verbessern, ist wiederum Inhalt anderer Projekte unserer Arbeitsgruppe“, so Herz.

hs-anhalt.de