Fraunhofer-Forscher wagen neue Ansätze beim Batterie-Recycling

Fraunhofer Forscher wagen neue Recycling Ansätze

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Stand heute werden Akkus von Elektroautos in Europa bisher kaum recycelt. Mag unter anderem daran liegen, dass es noch nicht so viele gebrauchte Akkus auf dem Markt gibt, aber dies wird sich ändern. So bringt der Wandel hin zur Elektromobilität sicherlich seine Herausforderungen, auch im Bereich der dafür notwendigen Rohstoffe mit sich.

Kommt der Boom bei Elektrofahrzeugen wie erwartet, könnte eine Rohstoffknappheit den Siegeszug der Elektromobilität ausbremsen. Lithium-Recycling als Unterstützung bei der Verbreitung der Elektromobilität wird daher durchaus notwendig.

Fraunhofer Forscher haben sich aus diesem Grund dem Thema Batterie-Recycling angenommen. Umgangssprachlich bedeutet dies nichts anderes, als aus Altprodukten neue Wertstoffe zu gewinnen. Dies ist auch der Kernaspekt der Forschungsarbeit der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS an ihren Standorten in Hanau und Alzenau.  Denn diesen ist bewusst, dass wertvolle Rohstoffe für die Wiederverwertung nicht nur im Hausmüll oder in Industrieabfällen zu finden sind, sondern ebenfalls in alltäglichen Gebrauchtgegenständen. Dazu gehören auch Elektroautos und deren Akkus.

Im Hinblick auf die zunehmende Bedeutung der Elektromobilität wird die Zahl der benötigten Energiespeicher und Hochleistungsbatterien weiter zunehmen. Und damit steigt auch der Bedarf an ihrer Entsorgung: Nach aktuellen Schätzungen werden mehr als 100. 000 Tonnen an Altbatterien aus Elektroautos bis 2020 weltweit anfallen. REDUX hat im Juni 2018 ein Innovatives Recycling von Lithium-Ionen-Batterien in Bremerhaven in Betrieb genommen, diese können bis zu 10.000 Tonnen Altbatterien pro Jahr recyclen.

Auch China  reagiert. Dort hat  man 17 Städte und Regionen ausgewählt, um ein Pilotprogramm zum Recycling gebrauchter Elektrofahrzeugbatterien zu starten. Hiermit möchte die Regierung auf potenzielle Umweltgefährdungen durch den Status des Landes als weltweit größter Markt für Neufahrzeuge (NEVs) in Angriff nehmen.

Stand heute haben die Fraunhofer Forscher festgehalten, werden Batterien und Akkus bereits gesondert gesammelt und recycelt. Bei den heute angewandten Verfahren werden die Batterien aufgeschmolzen. Dabei können wertvolle Metalle wie Kobalt und Nickel bereits zu einem gewissen Grad zurückgewonnen werden. Jedoch ist das Verfahren energieintensiv und die Verluste von Wertstoffen nach wie vor hoch.

Aus diesem Grund arbeiten die Forscher der Fraunhofer-Projektgruppe IWKS an Lösungen, um bestehende Verfahren zu optimieren und neue zu etablieren, die das Recycling von Altbatterien und -akkumulatoren nicht nur wirtschaftlicher, sondern auch umweltfreundlicher machen.

Einer der Forschungsansätze besteht darin, die Batterien zu zerlegen, anstatt sie komplett aufzuschmelzen. Dabei kommt die sogenannte Elektrohydraulische Zerkleinerung (EHZ) zum Einsatz, die mittels einer elektrischen Entladung eine Schockwelle durch ein Medium – üblicherweise Wasser – leitet und die Batterien damit mechanisch beansprucht. Das Ergebnis: Die Materialgrenzen werden „brüchig“ und die einzelnen Bestandteile lassen sich leichter voneinander abtrennen – ganz ohne Schmelzvorgang.

Es gelingt hierdurch das sogenannte “Aktivmaterial” zurückzugewinnen.  Dies bezeichnet ein schwarzes Pulver aus dem Innenleben der Batterien, das wertvolle Metalle wie Nickel oder Kobalt enthält. Die Reinheit der Wertstoffe ist hier bereits relativ hoch und so können daraus neue Batteriezellen hergestellt werden.

Im Labormaßstab konnte man bereits erfolgreich Batterien aus Produktionsausschüssen herstellen, die bis zu 75 Prozent des ursprünglichen Wirkungsgrades aufweisen – ein Meilenstein auf dem Weg zu mehr Ressourceneffizienz in der Batterietechnik. Derzeit sind bereits erste vielversprechende Versuche mit Industriepartnern angelaufen, das Verfahren über eine Beimischung in der Produktion auch im Industriemaßstab umzusetzen. So können kritische Rohstoffe wie Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan ohne große Verluste recycelt werden.

Die Fragestellungen der Forscher erhalten nicht zuletzt im Hinblick auf die zunehmende Verknappung wichtiger Rohstoffe und die Abhängigkeit Europas von Importen dieser Materialien eine immer größere Bedeutung für die Industrie.

Der belgische Materialtechnologie- und Recyclingkonzern Umicore plant, seine Recyclingkapazität in den nächsten zehn Jahren im Einklang mit dem schnellen Wachstum des Marktes für Elektrofahrzeuge zu erhöhen. Dies lies der Vorstandsvorsitzende des Unternehmens vergangenen Donnerstag verlauten. Umicore geht davon aus, dass die Zahl der Elektrofahrzeuge auf den Straßen weltweit im Jahr 2030 etwa 40-mal höher sein wird als im Jahr 2017, was zu einem starken Anstieg der Verfügbarkeit von Altbatterien für das Recycling führt.

Quelle: op-online.de – Beim Batterie-Recycling gehen die Fraunhofer-Forscher neue Wege

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