Stromspeicher werden ein zentraler Baustein der Energiewende. Sei es in stationären Batterien, die Sonnen- und Windstrom zwischenlagern, oder in Autobatterien, um die Verbrennungsmotoren durch Elektromotoren zu ersetzen: Überall wird derzeit die Lithiumionentechnologie eingesetzt. Diese Speicher enthalten diese wichtige Rohstoffe wie Lithium, Kupfer, Kobalt Nickel und Mangan. Der Elektromobilität wird zudem der Sprung in die Nachhaltigkeit vor allem gelingen, wenn die Batterien wieder recycelt werden. Doch bisher sind die Möglichkeiten für das Recyclen der Batterien und das Wiedereinbringen der Rohstoffe in den Stoffkreislauf noch rudimentär.
Batterie in Einzelbestandteile zerlegen
Das wollen Entwickler des Batterierecyclers Licular – eines Tochterunternehmens von Daimler-Benz zusammen mit ihren Kollegen von Daimler Truck, Primobium und der SMS Group sowie Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der Technischen Universität Clausthal und der Technischen Universität Berlin ändern. Im Projekt Libinfinity erarbeiten die Partner ein ganzheitliches Konzept zur Wiederverwertung der Materialien von Lithiumionen-Batterien. Das reicht von Logistikkonzepten über die Zerlegung der Batterien in ihre Bestandteile bis hin zum Wiedereinbringen der Rezyklate in die Herstellung von neuen Batterien.
Wenig Energie aufwenden
Dabei setzen die Entwickler bei einem mechanisch-hydrometallurgisches Verfahren an, das ohne energieintensive Prozessschritte auskommt und höhere Recyclingquoten ermöglicht. Dabei werden die Materialien, die sich nicht mechanisch trennen lassen, bei relativ niedrigen Temperaturen mit Hilfe von Wasser und Chemikalien aufgespalten. Dieses Verfahren soll zunächst im Labor entwickelt und perfektioniert und dann in einen für die Industrie relevanten Maßstab überführt werden.
Hohe Anforderungen an Kathodenmaterial
Die Partner übernehmen dabei unterschiedliche Aufgaben. Das KIT beispielsweise prüft die Rezyklate auf ihre Eignung zum Herstellen neuer Batterien. „Diese Validierung ist unerlässlich, da Materialien für Batterien hohe Anforderungen erfüllen müssen“, erklärt Joachim Binder, Leiter der Forschungsgruppe Synthese und keramische Pulvertechnologie am Institut für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS) des KIT. „Vor allem gilt dies für Kathodenmaterialien, die Effizienz, Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Kosten der Batterien wesentlich mitbestimmen.“ Außerdem wollen die Forscher des KIT aus den Recyklaten auch neue Kathodenmaterialen synthetisieren. Dazu kommen noch die Entwicklung von Lösungen zur Fertigung von Elektroden und zur Herstellung großformatiger Lithiumionen-Batterien in Industriequalität sowie die Testung und die Bewertung von Batteriezellen, an denen das KIT arbeitet.
90 Prozent lassen sich wieder nutzen
Schließlich lassen sich über 90 Prozent der in Lithiumionen-Batterien verwendeten Materialien stofflich wiederverwerten. Doch das Projekt Libinfinity geht darüber weit hinaus und zielt auf ein ganzheitliches Recyclingkonzept für Lithiumionen-Batterien. „Vor allem bei der Elektrifizierung von Lkws benötigen die Batterien so viel Material, dass ein Einsatz der Rezyklate für andere Anwendungen nicht ausreichend ist“, betont Helmut Ehrenberg, Leiter des IAM-ESS. „Vielmehr bedarf es eines geschlossenen Kreislaufs bei den Batterien selbst. Das bedeutet, die Materialien aus gebrauchten Batterien zur Herstellung neuer Batterien zu verwenden.“ (su)
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