In der sich ständig weiterentwickelnden Welt der Technologie sind Lithium-Ionen-Batterien zu einem unverzichtbaren Bestandteil unseres täglichen Lebens geworden. Sie sind in einer Vielzahl von Geräten zu finden, von Smartphones und Laptops bis hin zu Elektroautos und stationären Energiespeichersystemen. Mit der steigenden Nachfrage nach diesen Batterien wächst jedoch auch die Notwendigkeit, ihre Nachhaltigkeit während des gesamten Lebenszyklus zu gewährleisten, einschließlich des End-of-Life Managements.
Ein wichtiger Aspekt dieses Managements ist das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Am Ende ihres Lebenszyklus können diese Batterien recycelt werden, um die darin enthaltenen wertvollen Metalle wie Nickel, Kobalt und Lithium zurückzugewinnen. Je nach verwendeter Recyclingtechnik müssen die Produkte aus diesen Prozessen möglicherweise weiter veredelt oder verarbeitet werden, um sie wieder in die Herstellung neuer Batterien einfließen lassen zu können.
Überblick über Recycling-Technologien
In ihrem neuesten Bericht „Markt für das Recycling von Li-Ionen-Batterien 2023-2043“ hat IDTechEx drei Schlüsseltechnologien für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien analysiert. Diese Technologien umfassen mechanisches, hydrometallurgisches und pyrometallurgisches Recycling. Wir werden nachfolgend einen kompakten Überblick über diese Technologien abbilden.
Mechanisches Recycling ist die einfachste Technik und wird von vielen Akteuren weltweit angewandt. Es ist in der Regel der erste Schritt beim Recycling von Lithium-Ionen-Batterien und beginnt oft mit einer manuellen Demontage, die aufgrund der unterschiedlichen Konstruktionen von E-Auto-Batterien qualifizierte Arbeitskräfte erfordert. Typische Schritte danach sind Schreddern, Mahlen und Zerkleinern. Dabei werden die hochwertigen Materialien zerkleinert und von den Folien und dem Gehäuse getrennt. Das Ergebnis ist eine schwarze Masse, die durch hydrometallurgische oder pyrometallurgische Verfahren weiter aufbereitet werden muss, um Metallsalze in Batteriequalität zu erhalten.
Pyrometallurgisches Recycling bezieht sich auf die Nutzung von Wärme zur Gewinnung von Batteriematerialien. Es ist ein teures und energieaufwendiges Verfahren, das eine Abgasreinigung erfordert. Bei der Pyrometallurgie entsteht eine gemischte Metalllegierung sowie ein Schlackenstrom, der Lithium, Mangan und Aluminium enthält. Daher ist hier eine weitere hydrometallurgische Verarbeitung erforderlich, wenn alle wertvollen Metalle in Batteriequalität wiedergewonnen werden sollen.
Hydrometallurgisches Recycling kann eingesetzt werden, um schwarze Masse direkt zu recyceln oder durch Pyrometallurgie hergestellte Legierungen zu Metallsalzen in Batteriequalität zu veredeln. Diese Salze können in die Herstellung neuer Kathodenvorläufer eingebracht werden und sind daher von höherem Wert als die aus dem mechanischen Recycling stammende schwarze Masse. Die Hauptvorteile des hydrometallurgischen Recyclings bestehen darin, dass ein größerer Teil der wertvollen Metalle zurückgewonnen werden kann und dass es weniger energieintensiv ist als das pyrometallurgische Recycling.
Gegenwärtig befindet sich der Großteil der hydrometallurgischen Recyclingkapazitäten im asiatisch-pazifischen Raum. Allerdings haben auch Akteure in Europa und den USA die Vorteile der hydrometallurgischen Verarbeitung erkannt und sind dabei, ihre hydrometallurgischen Kapazitäten zu erweitern.
Neben diesen drei Haupttechniken werden auch andere Wege erforscht. Beim direkten Recycling handelt es sich um eine Technik, die eine mechanische Vorbehandlung und Komponententrennung umfasst, gefolgt von einer Reaktivierung des Batteriematerials, um die während des Zyklus verlorene Kapazität wiederherzustellen, ohne jedoch die Kristallstruktur des Kathodenmaterials zu zerstören.
Die Batteriehersteller sind sehr daran interessiert, aus dem Recycling stammende Materialien zu beziehen, um schwankende Metallpreise auszugleichen und die Materialversorgung zu sichern. Wobei anzumerken ist, dass die Hersteller selbst zunächst auf sogenannte Second-Life-Ansätze setzen, um die Lebenszeit der Akkus zu verlängern. Erst danach werden Batterien recycelt.
Quelle: IDTechEX – Schlüsseltechnologien, die Akteure beim Recycling von Li-Ionen-Batterien einsetzen (per Mail)
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