LOWVOLMON - Monitoring schwerflüchtiger Elektrolyte in der mechanischen Recyclingprozesskette

Projektbeschreibung:

Die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien wird in den nächsten Jahren insbesondere durch Elektrofahrzeuge weitersteigen. Um dem hohen Bedarf an Rohstoffen gerecht zu werden, ist es zwingend notwendig die End-Of-Life-Batterie-Zellen zu recyceln. Durch das Schließen von Stoff- und Materialkreisläufen werden außerdem die Umweltauswirkungen entlang des Produktlebenszyklusses reduziert und es entstehen wirtschaftliche Vorteile gegenüber dem Einsatz von primären Rohstoffen.

Das Projekt beschäftigt sich daher mit dem Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Das betrachtete Verfahren besteht aus einer mechanischen Aufbereitung der Batterie-Zellen, einer thermischen Behandlung, einer Flotation sowie einer hydrometallurgischen Aufbereitung. Die Batterie-Zellen enthalten organische Komponenten, welche sich im Elektrolyten und im Binder befinden. Diese beeinflussen den Recycling-Prozess. Ziel des Projektes ist es, die Freisetzung dieser Komponenten entlang der Prozess-Kette messtechnisch zu erfassen. Außerdem sollen in diesem Zusammenhang die Produktqualität sowie die Ausbeute der gewonnen Rohstoffe betrachtet werden.

Die partnerspezifische Aufgabe des Instituts für Aufbereitung, Deponietechnik und Geomechanik ist die Durchführung von Flotation sowie hydrometallurgischer Aufbereitung. Durch die Flotation sollen Graphit und Metalle getrennt werden. Hierbei wird der Einfluss der organischen Komponenten auf die Trennschärfe analysiert. Anschließend werden beide Fraktionen durch hydrometallurgische Verfahren weiter aufgereinigt, um reine Graphit- und Metallsalz-Konzentrate zu erhalten. An dieser Stelle werden die Ausbeute sowie die Qualität der gewonnen Rohstoffe untersucht und hierdurch Rückschlüsse auf den Einfluss der organischen Komponenten gezogen. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen wird ein Aufbereitungsprozess entwickelt, welches robust gegen den Einfluss von organischen Komponenten ist.

Das Forschungsprojekt LOWVOLMON wird im Rahmen des Batterie-Kompetenzclusters „Recycling / Grüne Batterie“ (greenBatt) mit einer Gesamtsumme von 2,96 Mio. € vom Bundesforschungsministerium gefördert.

Verbundpartner:

• TU Bergakademie Freiberg - Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik (MVTAT)
• TU Braunschweig - Institut für Partikeltechnik (iPAT)
• Karlsruher Institut für Technologie - Institut für Thermische Verfahrenstechnik (TVT) – Thin Film Technology (TFT)
• Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik - Geschäftsfeld Chemische Oberflächentechnik 
• TU Clausthal - Institut für Energieverfahrenstechnik und Brennstofftechnik (IEVB)