Recycling und Grüne Batterie

Gruppe

Recyclingprozesse zur Kreislaufführung kritischer Batterierohstoffe
© Fraunhofer IKTS
Aus effizienten Recyclingprozessen zurückgewonnene Batteriepulver mit hoher Reinheit werden charakterisiert und hinsichtlich ihrer elektrochemischen Performance bewertet.

Die Akzeptanz und Zukunftssicherung der E-Mobilität hängt auch mit den Möglichkeiten des Batterierecyclings zusammen. Ziel muss eine wirtschaftliche Kreislaufführung von Batteriekomponenten sein, um Verluste im Produkt- und Stoffkreislauf zu vermeiden und negative Umweltwirkungen von Batterien zu reduzieren. Das Fraunhofer IKTS entwickelt verschiedene Konzepte, mit denen Stoffkreisläufe geschlossen und Rohstoffe in die Batteriezellproduktion zurückgeführt werden können.

 

Tiefentladung von Batteriesystemen

 

Im Recyclingprozess ist eine sichere und schnelle Tiefenentladung der Batteriesysteme elementar. Die Entladung ist notwendig, um die Freisetzung von Energie infolge von internen oder externen Kurzschlüssen während der Lagerung, Demontage oder bei nachgelagerten Zerkleinerungsprozessen auf ein Minimum zu reduzieren. Mit seinen ausgewiesenen Kompetenzen in Materialanalytik und Zellkonzepten untersucht das Fraunhofer IKTS die Ursachen für potenziell sicherheitskritische Zustände und entwickeln daraus ein mechanistisches Verständnis sowie ein Modell zur Beschreibung des Tiefentladeprozesses. Diese Erkenntnisse bilden die Grundlage, um den Tiefentladeprozess mit Blick auf die Recyclingfähigkeit und mögliche Recyclingtiefe der nachgelagerten Recyclingprozesse zu bewerten.

 

Resynthese von Aktivmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien

 

Ein Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten liegt auf der Resynthese von Aktivmaterialien aus zurückgewonnenen Rohstoffen, den sogenannten Sekundärrohstoffen. Das Fraunhofer IKTS geht der Frage nach, wie sich solche Materialien wiederverwenden lassen und welchen Einfluss das auf die Leistung der Batteriezellen hat. In diesem Zusammenhang werden bestehende Recyclingverfahren gezielt adaptiert, um die notwendige Materialreinheit von gleichbleibend hoher Qualität zu gewährleisten.

 

Recyclinggerechtes Design für Lithium-Ionen-Zellen

 

Batteriesysteme werden am Ende ihres ersten Lebenszyklus in der Regel lediglich mechanisch demontiert und die Einzelzellen anschließend einer thermischen Verwertung zugeführt. Batteriesysteme sind bisher konstruktiv und materialtechnisch nicht für ein Recycling optimiert. Vor diesem Hintergrund entwickelt das Fraunhofer IKTS für Flüssigelektrolyt- und Festkörperbatterien Gestaltungsrichtlinien, um ein kreislauforientiertes Design und eine recyclinggerechte Konstruktion umsetzen zu können. Dies schließt ebenso die Betrachtung der Demontagefähigkeit und Trennbarkeit ein.

 

Leistungsangebot

 

  • Modellierung von Tiefentladungsprozessen
  • Charakterisierung von (resynthetisierten) Aktivmaterialien
  • Wirtschaftliche und ökologische Bewertung von Recyclingprozessen
  • Recyclinggerechtes Design von Batteriezellen

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