Applikationszentrum Stoffliches Recycling

Leistungsfähige Energiespeicher sind eine Schlüsselkomponente für die Energiewende. Zentrale Voraussetzung ist, dass Energiespeicher nicht nur technisch-wirtschaftlich, sondern auch im Hinblick auf die ökologische Nachhaltigkeit überzeugen. Das Fraunhofer IKTS verfolgt verschiedene Ansätze, mit denen Material- und Stoffkreisläufe in der Batteriezellproduktion schließen lassen.

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Stoffliches Recycling#

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Rohstoffverknappung, Umweltverschmutzung und menschenunwürdige Arbeitsverhältnisse bei der Rohstoffgewinnung lassen zukünftig den Bedarf an recycelten Batterierohstoffen anwachsen. Um dieser Nachfrage ausreichend nachzukommen, müssen Trennprozesse in Bezug auf steigende Recyclingquoten mit höherwertigen Stoffströmen weitgehend verbessert und flexibilisiert werden. Das Fraunhofer IKTS entwickelt hierfür Recyclingprozesse, mit denen sich sowohl die Ausbeute als auch die Reinheit der zurückgewonnenen Batteriematerialien wie Lithium, Nickel oder Cobalt erhöhen lassen. Dies schließt zum einen hydrometallurgische und elektrochemische Aufbereitungsprozesse ein und zum anderen die Rückgewinnung von Sekundärrohstoffen aus Aufschlussmedien und Prozesswässern. Um Recyclingprozesse bedarfsgerechter auszulegen und das stoffliche Recycling zu automatisieren, setzen wir entsprechende Monitoringsysteme und Datenbanklösungen ein.

© Fraunhofer IKTS
Elektrochemisches Verfahren zur Aufbereitung von Prozesswässern in der Batteriefertigung und zur Rückgewinnung von Sekundärrohstoffen.
© Fraunhofer IKTS
Zurückgewonnene Batterierohstoffe können der Kreislaufwirtschaft wieder zugeführt werden.

Kreislaufführung von Batteriekomponenten#

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Die zurückgewonnenen Batterierohstoffe können für die Herstellung neuer Ausgangsmaterialien für die Batteriefertigung genutzt werden. Im Hinblick auf die dafür notwendige Material- und Stoffqualität werden bestehende Recyclingverfahren gezielt für Resyntheseverfahren weiterentwickelt sowie ökologisch und ökonomisch bewertet. Zudem wird untersucht, welchen Einfluss der Einsatz von Sekundärrohstoffen auf die Zellperformance hat. Ein weiterer Ansatz zur Steigerung der Kreislaufführung liegt im Zelldesign. Bisher werden Batteriesysteme konstruktiv und materialtechnisch nicht für ein Recycling optimiert, so dass Batterien am Ende ihres Lebenszyklus in der Regel mechanisch demontiert und die Einzelzellen einer thermischen Verwertung zugeführt werden. In diesem Zusammenhang entwickelt das Fraunhofer IKTS Gestaltungsrichtlinien, mit denen eine recyclinggerechte Konstruktion und damit eine verbesserte Kreislaufführung möglich werden.

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Leistungsangebot#

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  • Rückgewinnung von Lithium, Nickel, Cobalt und weiteren Elementen aus dem Recycling von Li-Ionen-Batterien
  • Rückgewinnung und Reinigung von Aufschlussmedien
  • Prüffeld für die Entwicklung von Monitoringtechnologien (inkl. Prüftechnik und Sensorik)
  • Charakterisierung von resynthetisierten Aktivmaterialien
  • Wirtschaftliche und ökologische Bewertung von Recyclingprozessen
  • Recyclinggerechtes Design von Batteriezellen