End-of-Life und Batterierecycling

Batterien sind ein Schlüsselfaktor für die Umsetzung der Energiewende. Zur Sicherstellung eines nachhaltigen Ansatzes, ist eine ganzheitliche Betrachtung der Batteriespeicher notwendig. Dabei sind sowohl der begrenzte Einsatz von kritischen Rohstoffen, ein demontage- und recyclinggerechtes Design, Second-Life Modelle sowie ein intelligentes, ressourcenschonendes und effizientes Recycling entscheidend. Prozesse können durch digitalisierte Aufbereitung von Begleitinformationen für Track and Trace-Konzepte optimiert werden. Maßnahmen der Kreislaufwirtschaft tragen dazu bei, den CO2-Fußabdruck von Batterien signifikant zu senken.

Die Mitgliedsinstitute verfügen über langjährige Erfahrung in der Bewertung von Batterie- und Verfahrenstechnologien entlang der gesamten Wertschöpfungskette von der Rohstoffgewinnung über die Batterie bis hin zum Recycling. Dabei werden aktuelle Lithium-Ionen-Batterien wie auch Lithium-Schwefel-Batterien und Redox-Flow-Batterien genauso wie zukünftige Technologien, beispielsweise Festkörperbatterien betrachtet. Bereits bei der Entwicklung neuer Batterietechnologien und der Optimierung bestehender Systeme werden die Anteile kritischer Rohstoffe sowie ein recyclinggerechtes Design der Zellen und Module berücksichtigt.

Bei der Lebenszyklusanalyse (LCA) liegt der Fokus auf den Bereichen der Zellherstellung (cradle-to-gate), Second-Use (cradle-to-cradle) und Recycling (cradle-to-grave), die von entsprechender Software und Datenbanken unterstützt werden. Im Rahmen von Nachnutzungskonzepten für gealterte Lithium-Ionen-Batterien beschäftigen sich die Institute unter anderem mit der industriellen Rekonditionierung von Modulen. Hierfür werden Methoden der Schnellcharakterisierung angewendet und klassifizierte Second-Life-Batterien mit elektrischen und optischen Sensoriksicherheitssystemen ausgestattet, um einen zuverlässigen und langfristigen Betrieb im Bereich der nichtlinearen Alterungsphase zu erzielen.

Das Spektrum im Batterierecycling erstreckt sich von der mechanischen Vorbehandlung und Aufbereitung über das stoffliche Recycling (Hydrometallurige, elektrochemische Prozesse) bis hin zur Rückgewinnung von Funktionsmaterialien aus der Schwarzmasse und Elektrolyten sowie Regeneration von Aktivmaterialien und der Untersuchung der Wiederverwendbarkeit recycelter Aktivmaterialien. Der Fokus liegt hierbei auf einer ressourcenschonenden, effizienten und innovativen Prozessführung, die auch auf das Recycling zukünftiger Batterietechnologien wie Festkörperbatterien transferiert werden kann. Das Recycling wird dabei von umfassender Analytik der Materialien, Prüftechnik und Prozessmonitoring begleitet. Darüber hinaus werden auch Prozesse zur automatischen De- und Remontage von Batteriesystemen und ihrer Subkomponenten betrachtet. Dies umfasst neben der Gestaltung entsprechender Fabrik- und Logistiksysteme insbesondere die Entwicklung automatisierter Test-, De- und Remontagefunktionalitäten sowie deren Verknüpfung in flexiblen Prozessketten.