FORSCHUNGSPROJEKT „ProMotion“ ZUR OPTIMIERUNG DES RECYCLINGS VON LITHIUM-IONEN-BATTERIEN GESTARTET
Im Forschungsprojekt „ProMotion“ erforscht die Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH gemeinsam mit dem Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling (IME) der RWTH Aachen University sowie dem Öko-Institut e. V. die Anwendung eines innovativen Prototypen-Reaktors zur optimierten thermischen Behandlung von Lithium-Ionen-Batterien (LIB).
Das wesentliche Ziel des Vorhabens ist es, eine deutliche Prozessoptimierung und somit auch eine signifikante Erhöhung der Rückgewinnungsquoten der in LIB enthaltenen kritischen Rohstoffe wie Lithium und anderer wertmetallhaltiger Verbindungen zu erreichen. Der Prototypen-Reaktor soll im Sinne des BMBF-Dachkonzepts Batterieforschung unter Einbindung aktueller Forschungsergebnisse hinsichtlich seines technischen Entwicklungsgrades zu einer schnellen Marktreife befähigt werden. Diesbezüglich sollen die aktuellen Forschungsergebnisse, insbesondere aus dem Cluster greenBatt, für eine klimaneutrale, CO2-optimierte industriellen Umsetzung mit reduziertem Material- und Energieeinsatz bei dem innovativen Prototypen-Reaktor berücksichtigt werden.
Mit dem wachsenden Einsatz von Batterien (LIB) in Elektrofahrzeugen, tragbaren Geräten und stationären Energiespeichern steigt sukzessive auch das Aufkommen ausgedienter Batterien weltweit rapide an. Nach Berechnungen des Fraunhofer ISI wird die Menge der zu recycelnden Batterien allein in Europa bereits im Jahr 2030 eine Menge von 420 Kilotonnen pro Jahr erreichen; Tendenz steigend.
Zur Bewältigung der prognostizierten Recyclingmengen müssen entsprechenden Recycling-Kapazitäten durch den Maschinen- und Anlagenbau massiv hochskaliert werden. Doch während die künftigen Volumina an Altbatterien bereits erkennbar sind, besteht noch Uneinigkeit, mit welchen konkreten Maschinen- und Anlagenkonzepten entsprechende Recycling-Prozesse effizient realisierbar sind. Zwar sind die grundsätzlichen Recyclingrouten verstanden, jedoch besteht noch deutlicher Entwicklungsbedarf zur Verfahrensoptimierung und industriellen Umsetzung.
Die Erfahrungen aus den Forschungsclustern greenBatt sowie diverser Promotionsarbeiten am IME der RWTH Aachen University haben gezeigt, dass Aktivmasse- und Folienfraktionen aus herkömmlichen Batch-Reaktoren und Drehrohraggregaten nicht vollständig thermisch umgesetzt werden können oder diverse anlagentechnische Einschränkungen auftreten. Dies beeinträchtigt die Effizienz der Recyclingverfahren von Lithium-Ionen-Batterien.
Zugleich fordert die EU-Batterieverordnung sukzessiv strengere Recyclingquoten und künftig auch den Einsatz von recycelten LiB-Materialien in der Herstellung neuer Batterien, um die Nachhaltigkeit zu fördern. Bis zum Jahre 2031 müssen beispielsweise 70% aller Batterien und Batteriekomponenten recycelt werden, während eine Rückgewinnungsquote von Lithium von über 80% erreicht werden muss. Bei Kobalt, Kupfer und Nickel ist die Quote mit 95% noch strenger. Um diese Quoten zu erreichen sind robuste, ökonomische und ökologisch sinnvolle Verfahren notwendig.
Im Rahmen des Vorhabens „ProMotion - Entwicklung und Validierung eines Prototypen-Reaktors zur Mischungsoptimierten Thermischen Konditionierung von EoLLIB- Materialien“ soll der für die gesetzten Recyclingquoten erfolgsrelevante Prozessschritt einer thermischen Behandlung von unterschiedlichen Batteriefraktionen unter Verwendung eines Prototypen-Reaktors der Firma Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH tiefgreifend erforscht werden. Dieser Prozessschritt findet üblicherweise nach einer Tiefenentladung, Demontage und anschließenden Zerkleinerung der Zellen statt. Ziel der thermischen Vorbehandlung ist die Entfernung von organischen Bestandteilen sowie die Bildung löslicher und im Anschluss gut abtrennbarer Li-Verbindungen. Die anschließenden hydrometallurgischen Prozesse, werden durch Effekte wie eine bessere Benetzbarkeit und feinere Partikelgröße der Schwarzmasse positiv beeinflusst. Die Qualität des Recyclinggutes und die Ausbeute an werthaltigen Materialien wird jeweils verbessert.
Begleitet wird Optimierung durch eine ökologische Betrachtung des Reaktorkonzeptes und des Recyclingprozesses durch das Öko-Institut e.V.. Es wird eine Ökobilanz nach den Vorgaben der Normen DIN EN ISO 14040/44 durchführen. Die ökologische und ökonomische Betrachtung soll als abschließendes Ergebnis des Vorhabens ein Industrialisierungs-Konzept des Prototypen-Reaktors zum operativen Einsatz ergeben. Der Reaktortyp wird wegen seiner Konfigurier-, Skalier- und Automatisierbarkeit ein vielversprechendes neues Produkt der Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH für den stark wachsenden Batterierecycling-Sektor darstellen.
Das Projekt ist am 01.01.2025 gestartet und wird bis zum 31.12.2026 abgeschlossen. Es wird im Rahmen des Clusters Go Industry vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.
Förderkennzeichen: 03XP0628
IHRE ANSPRECHPARTNER
Wir begleiten Sie nicht nur bei der Batterieherstellung, sondern stehen Ihnen auch als Partner für die Entwicklung umfassender Anlagenkonzepte zur Seite. Von der Beratung und Planung über die Fertigung einzelner Komponenten bis hin zur Umsetzung schlüsselfertiger Systeme – wir bieten Ihnen maßgeschneiderte Lösungen.
Kontaktieren Sie uns – gemeinsam erarbeiten wir die optimale Lösung, perfekt abgestimmt auf Ihre Anforderungen in der Batterieproduktion.
Dr. Dirk Rogel
Projektkoordinator Forschungsprojekt „ProMotion“
Tel: +49 5251 309-118
E-Mail: engineering(at)loedige.de
INNOVATIVE LÖSUNGEN FÜR DAS BATTERIERECYCLING VON LÖDIGE
Erfahren Sie mehr über unsere Technologien und wie wir zur nachhaltigen Wiederverwertung wertvoller Materialien aus Lithium-Ionen-Batterien beitragen.