Das effiziente Recyceln von Materialien eines gebrauchten Batteriepacks ist ein zentraler Aspekt für die Verbesserung des CO2-Fußabdruckes einer Elektroauto-Batterie. Während das für Gehäuse sowie Kupfer- und Aluminium der Zellen mittlerweile bereits großtechnisch umgesetzt wird, war das Recycling des Kathodenmaterials – der teuersten Komponente – bisher noch eine (teure) Herausforderung. Der US-amerikanische Batteriehersteller Farasis hat nun in einer Presseaussendung bekanntgegeben, ein umsetzbares Verfahren entwickelt zu haben, dass Kathodenmaterial kostengünstig und wiederverwendbar recycelt. Das Unternehmen hat außerdem nachgewiesen, dass die Beimischung von bis zu 25 Prozent von recyceltem Kathodenmaterial die Leistung einer Zelle nicht beeinflusst.
Das Kathodenmaterial wird nicht nur aus gebrauchten, für den Einsatz in einem Elektroauto nicht mehr geeigneten Batterien, wiedergewonnen, sondern auch direkt aus dem Ausschuss der Zellproduktion. Bei Ausschussmaterial gibt das Unternehmen eine Recyclingquote von 99 Prozent an. Das ist möglich, wenn die Ausschussware aus einem Produktionsschritt stammt, in dem der flüssige Elektrolyt noch nicht den Zellen beigefügt wurde.
Das Verfahren
Bisher wurden beim Recycling des Kathodenmaterials durch Schmelzen bei hohen Temperaturen (Pyrometallurgie) oder durch chemische Lösung (Hydrometallurgie) einzelne Metalle wie Nickel, Kobalt oder Mangan recht energieintensiv rückgewonnen. Beim Recyclingverfahren von Farasis wird hingegen die Kristallstruktur des Kathodenmaterials in ihrer ursprünglichen chemischen und physikalischen Komposition erhalten, es entfällt die kosten- und energieintensive Resynthese des Kathodenmaterials aus seinen Grundbestandteilen. Werden bis zu 25 Prozent recycelten Kathodenmaterials bei der Zellproduktion hinzugefügt, so weist die Zelle eine gleichwertige Leistung auf wie Zellen, bei denen ausschließlich neues Kathodenmaterial verwendet wird. Damit können Produktionsaufwände für neues Kathodenmaterial drastisch verringert werden. Das Unternehmen konnte nachweisen, dass die Leistung von 2Ah-Musterzellen mit recyceltem Kathodenmaterial selbst nach 600 Lade- und Entladezyklen vergleichbar ist mit jenen Zellen, die ausschließlich neues Kathodenmaterial enthalten. Der Test wurde durch ein Labor des Energieministeriums der Vereinigten Staaten bestätigt.
Langfristiges Ziel von Farasis ist es, „eine geschlossene Wertschöpfungskette der Batterie über ihren gesamten Lebenszyklus zu entwickeln„, wie Keith Kepler, CTO und Mitbegründer von Farasis betont. Diesem Anspruch wäre man mit der Validierung des Direkt-Recycling-Verfahrens ein gutes Sück nähergekommen.
Über Farasis
Farasis – nach eigenen Angaben führender Anbeiter innovativer Lithium-Ionen-Batterietechnologie und Hersteller von Pouch-Zellen – arbeitet nach eigenen Angaben bereits seit mehr als 10 Jahren daran, die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien umweltfreundlicher und nachhaltiger zu gestalten. Im Rahmen der Entwicklung der Direkt-Recycling-Technologie für Kathodenmaterial hat Farasis bereits zwei US-Patente angemeldet. Die Entwicklung wurde mit 1,76 Millionen US-Dollar vom United States Advanced Battery Consortium (USABC) – vergleichbar mit der europäischen Batterieinitiative – gefördert. Das Unternehmen betreibt Forschungs- und Entwicklungszentren in China, Deutschland und den USA. Produziert wird in China in zwei Produktionsstätten in Ganzhou und Zhenjiang mit einer aktuellen Gesamtkapazität von 21 Gigawattstunden pro Jahr. Weitere Produktionsstätten in China und in der Türkei sind im Entstehen. Farasis liefert unter anderem an Daimler und den chinesischen Elektroautohersteller Geely.
Quelle: Farasis – Pressemitteilung vom 26. April 2022
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