Die darin enthaltenen Rohstoffe und Funktionsmaterialien stellen ein relevantes Sekundärrohstoffpotenzial dar. Vor diesem Hintergrund arbeitet das Fraunhofer FuE-Zentrum für Elektromobilität am Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC an Verfahren zur Weiterentwicklung des Batterierecyclings in Deutschland. Mit dem Verbundprojekt ProBatman ist nun ein weiteres Industrieprojekt gestartet, das die Prozessschritte entlang der gesamten Recyclingkette im Hinblick auf Reinheit und Ausbeute optimieren soll.
Die bislang etablierten pyro- und hydrometallurgischen Verfahren konzentrieren sich überwiegend auf ausgewählte metallische Bestandteile von Lithium-Ionen-Batterien. Diese Prozesse sind mit einem hohen Energieeinsatz oder erheblichem Bedarf an Prozesschemikalien verbunden und ermöglichen nur eine partielle Rückgewinnung der eingesetzten Materialien. Das direkte Recycling verfolgt dagegen das Ziel, neben kritischen Rohstoffen auch Funktionsmaterialien weitgehend zu erhalten und für eine erneute Nutzung aufzubereiten. Dadurch können Energieaufwand und Materialverluste reduziert werden. Voraussetzung ist die technologische Weiterentwicklung und Skalierung entsprechender Verfahren.
Das Projekt ProBatman wird von der Netzsch-Gerätebau GmbH koordiniert und untersucht Ansätze des direkten Recyclings sowie vergleichend die Resynthese und Wiederverwendung zurückgewonnener Rohstoffe. Ziel ist die Rückgewinnung möglichst vieler Materialkomponenten aus Altbatterien im Einklang mit den Anforderungen der EU-Batterieverordnung und nationalen Nachhaltigkeitsstrategien. Auf Basis der prognostizierten Altbatteriemengen werden potenzielle Treibhausgaseinsparungen im Rahmen von Szenarienberechnungen quantifiziert.
Ein Schwerpunkt liegt auf der Anpassung der Recyclingprozesse an moderne Zellchemien. Da aktuelle Lithium-Ionen-Batteriematerialien teilweise ohne Nickel und Cobalt auskommen, verändert sich die Wirtschaftlichkeit klassischer metallurgischer Verfahren. Im direkten Recycling werden daher auch flüchtige Bestandteile und Leitsalze berücksichtigt. Bereits beim Öffnen der Batteriezellen unter Inertgasbedingungen werden sicherheitsrelevante und materialtechnische Anforderungen einbezogen. Es folgen die Trennung der Aktivmaterialien von den Elektroden, die Entbinderung sowie die sortenreine Klassierung. Die zurückgewonnenen Materialien werden analysiert, gereinigt und materialspezifisch regeneriert.
Alle Prozessschritte werden hinsichtlich Skalierbarkeit, Umweltwirkungen und Sicherheit bewertet. Ergänzend erfolgt eine prospektive Lebenszyklusanalyse, in die Prozessparameter und Materialdaten systematisch einfließen. Ziel ist die schrittweise Erhöhung des technologischen Reifegrads sowie die Übertragbarkeit in industrielle Anwendungen der Batteriehersteller und Recyclingunternehmen.
Am Projekt beteiligt sind neben der Netzsch-Gerätebau GmbH die BMW AG, EurA AG, Fraunhofer ISC, Netzsch Group und die Universität Würzburg. Weitere Industriepartner sind IBU-tec advanced materials AG, Trumpf Laser- und Systemtechnik SE, Jungheinrich AG & Co. KG, Zahner Elektrik GmbH & Co. KG sowie Delfortgroup AG.
