Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Mechanik

HydroLIBRec - Optimierte Prozessketten für hydromechanisches Li-Ionen-Batterie-Recycling

Kurzfassung:

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die technologischen Voraussetzungen zu einem effektiven, wirtschaftlich tragfähigen, umweltschonenden und funktionserhaltenden Batterierecycling zu schaffen, das deutschland- bzw. europaweit die Verfügbarkeit von Lithiumbatterieressourcen gewährleistet. Die Schließung der Materialkreisläufe wird nach der funktionserhaltenden Rückgewinnung der Aktivmaterialien durch anschließende chemische Aufbereitung und die Herstellung von “Recycling-Batteriezellen“ gewährleistet. Die alternativen Prozessketten sowie die zu vergleichenden Variationen werden modelliert und durch Ökobilanzierung sowie Wirtschaftlichkeitsbetrachtung evaluiert. Dabei sind unterschiedliche Teilprozesse zur Vorbehandlung für den Schockwellenprozess zu entwickeln und durch Variation der Reihenfolge der Prozessschritte zu optimieren. Das Projektvorhaben verknüpft Recycling und Design auf Konstruktions- und Materialebene mit dem Ziel, alle Materialien einer Batterie nahezu vollständig wiederzuverwerten und dabei insbesondere die ressourcenkritischen Elektrodenmaterialien dem Wiedereinsatz in neuen Batterien zuzuführen. Durch das Konzept für simulationsbasiertes, recyclingoptimiertes Design wird ein universales Tool bereitgestellt, dass sich auch auf andere Batterien jeglicher Art und Größe anwenden lässt und somit in einem breiten Anwendungsfeld einen effizienten Ressourceneinsatz und -kreislauf ermöglicht. Dabei ist es ein Alleinstellungsmerkmal dieses Projekts, dass Designkonzepte direkt aus Simulationsergebnissen zur Batteriearchitektur und der zugehörigen Prozesstechnologie abgeleitet werden. Mit den digitalen Modellen ist es möglich, das (Re)Design und die Produkteigenschaften sowie Prozessparameter spezifisch zu analysieren und zu optimieren. Ziel ist eine Optimierung der Prozessparameter und Prozessketten um die Eigenschaften des Schwarzmasse-Rezyklats für den Einsatz in einer Rezyklatbatterie zu qualifizieren.